涡街流量计分析

    涡街流量计在推导频率与流速关系式时，使用了涡街的稳定条件：间隔比h／ ，这说明旋涡产生的频率受到一定的旋涡空间构造影响，而旋涡的空间结构与旋涡发生体的形状有关．

    另外，在前面的讨论中，我们还应该注意到：

    ①在上述推导过程中，均是在一维流动的条件下的．然而在圆管中的流动，是具有轴对称分布的三维流动．

    ②在上流有管道存在的条件下，会有附加的流速分布畸变、旋流、波动等不稳定因素．

    上述两点都会对旋涡的稳定性与规律性产生重要的影响．所以，在涡街现象发现以后的很长时间内，一直未能用来进行测量流量，除了信号检测技术以外，上述两点也是重要的原因．为了克服上述因素带来的影响，必须对旋涡发生体形状有一定要求，使管内的旋涡发生体处流动尽量接近二维流动，以控制三维流动中旋涡发生体发出的旋涡相位，使涡线弯曲变得极小．

    由此可见，旋涡发生体形状对涡的发出有决定性的影响．

    1. 旋涡发生体形状的基本要求

    旋涡发生体的形状目前已有很多种式样，但它们必须具有一些相同的基本要求：

    ①有钝的(即非流线型的)截面形状――这是产生旋涡的条件；

    ②上下截面形状相同，并且左右对称――流动接近二维流动的条件；

    ③边界层分离点是固定的——斯特罗哈数St恒定的条件．

    同时，在涡街流量计中，旋涡发生体在管道中的安装位置必须严格对称．旋涡发生体上游必须具有10倍D以上的直管，下游必须有5倍D的直管．

    2．旋涡发生体的基本结构

    旋涡发生体形状有圆柱、三角往、T型柱、四角柱等，以下主要介绍圆柱与三角柱这两种型式。

(1)圆柱型旋涡发生体

前面关于旋涡理论部分的内容就是以圆柱为例进行讨论的。虽然这种型式使用较早，但严格地说，在高流速下它的斯特罗哈数St并不稳定．因此，人们就将其改进成开狭缝或导压孔形式．

图3－9   圆柱旋涡发生器                       图3－10   电容式三角柱旋涡发生体

1－导压孔；2－空腔；3－隔墙；4－铂缘

开导压孔的圆柱旋涡发生器如图3－9所示．由于有导压孔存在，当旋涡发出的同时产生的交替升力使流体通过导压孔流动，产生一边吸入，一边吹出的效果．当流体附面层在圆柱表面开始分离时，在吸入一侧，分离被抑制；在吹出一例，分离则被促进发生．这样就可使流体分离点的位置固定下来，也就可以使斯特罗哈数St相对稳定．

    （2）三角柱型旋涡发生体

    目前采用较多的旋涡发生体是三角柱形的，其形状一般由实验确定．它不仅可以得到比圆柱更强烈的旋涡，而且它的边界层分离点是固定的，即其斯特罗哈数St相对恒定，大约为St＝0．16．这样，涡频与流速的关系为f＝0．16 u／d，其中d为三角柱的底边宽度．形状可见图3－10所示．