低雷诺数下涡街流量计线性度的试验.pdf

第43卷第12期 机 械 工 程 学 报 v01．43N0．12 2007年l2月 Dec． 20O7 CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING 低雷诺数下涡街流量计线性度的试验串 张涛郑丹丹 (天津大学电气与自动化工程学院天津300072) 摘要：在DN25水流量标准装置上对装有梯形漩涡发生体的涡街流量计在低雷诺数下进行试验研究，利用数字信 号处理方法(频谱分析方法)得到涡街脱落频率，较传统模拟信号处理方法在保证较好线性度的基础上，有效地扩 000 展了测量下限。绘制雷诺数～仪表系数曲线，发现梯形发生体在低雷诺数下仪表系数K呈递减趋势，当月庐2 时K趋于常数，这与圆柱发生体在低雷诺数时曲线递增的趋势截然相反。通过分析得知，管道内流速分布的影响、 发生体形状的影响和流速与频率关系的影响是导致上述变化趋势的3个主要影响因素。 关键词：涡街流量计仪表系数雷诺数 中图分类号：TBl26 其磁或的为一恒定值，已为公认。但是对梯形发 O前言 生体在低雷诺数下的双或田变化情况研究甚少。 因此，本文采用先进的试验方法，对这种梯形发生 涡街流量计是一种振动式流量计，利用流体振 体在低雷诺数流动下进行研究，绘制出RP鬈关系 动来实现流量测量。与其他流量仪表相比，涡街流 曲线，并对试验结果进行了分析和解释。 量计具有以下优点：测量流体种类多、精确度高、 压损小且内部无可动部件，使用寿命长以及在一定 1 涡街流量计工作原理 雷诺数范围内输出频率信号不受流体物性(密度，粘 度)和组分的影响，可直接输出数字脉冲信号，因此 如图l所示，在流体中安放一根梯形柱状漩涡 近20年来涡街流量计发展迅速。但是，涡街流量计 发生体，当流体流过发生体时，会在其两侧交替 的应用也具有一定的局限性，如不适用于低雷诺数 地分离释放出两串规则的漩涡，在一定的流量范 测量，在高粘度、低流速、小口径情况下应用受到 围内，漩涡分离频率正比于管道内的平均流速，通 限制，即在此范围内仪表系数(目线性度变差，信号 过压电元件检测出漩涡频率就可以算出流体的体积 微弱，使仪表在实际测量中存在一个下限死区。 流量。 国内外有许多学者都对上述问题进行了研究， ROsHKOuJ早在1954年在低湍流度的风洞中对圆 管壁 柱形漩涡发生体进行试验发现，当40R“300时， 雷诺数僻P)一斯特罗哈数(鳓呈非线性增长趋势；当 300姐P2×105时，基本保持在O．2左右。随后， WILL队MSON【2】又从漩涡脱落机理出发，通过大量 试验绘制了RP一关系曲线，不仅验证了ROSHK0 试验曲线的正确性，也对试验中出现的R剜0～300 范围内曲线的间断给出了合理解释。近几年，又有 大量学者针对圆柱发生体在低雷诺数下的＆进行 压电兀件 研究，通过试验和数值仿真的方法，最终给出了 图1管道内涡街示意图 R已．＆非线性拟和公式pJ。 大量试验证明【4】，在一定雷诺数范围内，稳定 前人对低雷诺数下涡街特性曲线的研究大都是