在推導(dǎo)頻率與流速關(guān)系式時(shí),使用了渦街流量計(jì)的穩(wěn)定條件:間隔比h/ ,這說明旋渦產(chǎn)生的頻率受到一定的旋渦空間構(gòu)造影響,而旋渦的空間結(jié)構(gòu)與旋渦發(fā)生體的形狀有關(guān).
另外,在前面的討論中,我們還應(yīng)該注意到:
①在上述推導(dǎo)過程中,均是在一維流動(dòng)的條件下的.然而在圓管中的流動(dòng),是具有軸對(duì)稱分布的三維流動(dòng).
②在上流有管道存在的條件下,會(huì)有附加的流速分布畸變、旋流、波動(dòng)等不穩(wěn)定因素.
上述兩點(diǎn)都會(huì)對(duì)旋渦的穩(wěn)定性與規(guī)律性產(chǎn)生重要的影響.所以,在渦街現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以后的很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),一直未能用來進(jìn)行測(cè)量流量,除了信號(hào)檢測(cè)技術(shù)以外,上述兩點(diǎn)也是重要的原因.為了克服上述因素帶來的影響,必須對(duì)旋渦發(fā)生體形狀有一定要求,使管內(nèi)的旋渦發(fā)生體處流動(dòng)盡量接近二維流動(dòng),以控制三維流動(dòng)中旋渦發(fā)生體發(fā)出的旋渦相位,使渦線彎曲變得極?。?br> 由此可見,旋渦發(fā)生體形狀對(duì)渦的發(fā)出有決定性的影響.
1. 旋渦發(fā)生體形狀的基本要求
旋渦發(fā)生體的形狀目前已有很多種式樣,但它們必須具有一些相同的基本要求:
①有鈍的(即非流線型的)截面形狀――這是產(chǎn)生旋渦的條件;
②上下截面形狀相同,并且左右對(duì)稱――流動(dòng)接近二維流動(dòng)的條件;
③邊界層分離點(diǎn)是固定的——斯特羅哈數(shù)st恒定的條件.
同時(shí),旋渦發(fā)生體在管道中的安裝位置必須嚴(yán)格對(duì)稱.旋渦發(fā)生體上游必須具有10倍d以上的直管,下游必須有5倍d的直管.
2.旋渦發(fā)生體的基本結(jié)構(gòu)
旋渦發(fā)生體形狀有圓柱、三角往、t型柱、四角柱等,以下主要介紹圓柱與三角柱這兩種型式。
(1)渦街流量計(jì)圓柱型旋渦發(fā)生體
前面關(guān)于旋渦理論部分的內(nèi)容就是以圓柱為例進(jìn)行討論的。雖然這種型式使用較早,但嚴(yán)格地說,在高流速下它的斯特羅哈數(shù)st并不穩(wěn)定.因此,人們就將其改進(jìn)成開狹縫或?qū)嚎仔问剑?br>1-導(dǎo)壓孔;2-空腔;3-隔墻;4-鉑緣
開導(dǎo)壓孔的圓柱旋渦發(fā)生器如圖3-9所示.由于有導(dǎo)壓孔存在,當(dāng)旋渦發(fā)出的同時(shí)產(chǎn)生的交替升力使流體通過導(dǎo)壓孔流動(dòng),產(chǎn)生一邊吸入,一邊吹出的效果.當(dāng)流體附面層在圓柱表面開始分離時(shí),在吸入一側(cè),分離被抑制;在吹出一例,分離則被促進(jìn)發(fā)生.這樣就可使流體分離點(diǎn)的位置固定下來,也就可以使斯特羅哈數(shù)st相對(duì)穩(wěn)定.
(2)三角柱型旋渦發(fā)生體
目前采用較多的旋渦發(fā)生體是三角柱形的,其形狀一般由實(shí)驗(yàn)確定.它不僅可以得到比圓柱更強(qiáng)烈的旋渦,而且它的邊界層分離點(diǎn)是固定的,即其斯特羅哈數(shù)st相對(duì)恒定,大約為st=0.16.這樣,渦頻與流速的關(guān)系為f=0.16 u/d,其中d為三角柱的底邊寬度.形狀可見圖3-10所示