文档介绍：涡街流量计的原理 1 .卡门涡街的产生与现象为说明卡门涡街的产生,, 流体在前驻点速度为零, 来流沿圆柱左右两侧流动, 在圆柱体前半部分速度逐渐增大, 压力下降, 后半部分速度下降, 压力升高, 在后驻点速度又为零. 这时的流动与理想流体统流圆柱体相同,无旋涡产生,如图 3— 7a 所示. 随着来流速度增加, 圆柱体后半部分的压力梯度增大, 引起流体附面层的分离, 如图 3—7b Re 再增大,达到 40 左右时,由于圆柱体后半部附面层中的流体微团受到更大的阻滞, 就在附面层的分离点 S 处产生一对旋转方面相反的对称旋涡. 如图 3- 7c 所示. 在一定的留诺数 Re 范围内,稳定的卡门涡街的及旋涡脱落频率与流体流速成正比. 图3-7 圆柱绕涡街产生示意图 2 .· 卡门在理论上已证明稳定的涡街条件是:涡街两列旋涡之间的距离为 h ,单列两涡之间距离为,若两者之间关系满足=1或h/= 0. 281 (3- 24) 时所产生的涡街是稳定的。 3 .涡街运动速度为了导出旋涡脱落频率与流速之间的关系, 首先要得到涡街本身的运动速度. 为便于讨论, 我们假定在旋涡发生体上游的来源是无旋、稳定的流动, 即其速度环量为零. 从汤姆生定理可知,在旋涡发生体下游所产生的两列对应旋涡的速度环量,必然大小相等,方向相反, 其合环量为零, 由于对应两涡的旋向相反, 速度环量大小相等, 所以在整个涡群的相互作用下,. 的表示式为= tan h (3-25) 对于稳定的涡街,将式( 3- 25 )代入,有: = tan h(0. 281 )= (3-26) 4 .流体流速与旋涡脱落频率的关系从前面讨论可知,当流体以流速 u 流动时,相对于旋涡发生体,涡街的实际向下游运动速度为 u- ur .如果单列旋涡的产生频率为每秒 f 个旋涡,那么,流速与频率的关系为 u- ur= fl (3- 27) 将式(3- 26) 代入,可得到流速 u 与旋涡脱落频率 f ,在实际上不可能测得速度环量的数值, 所以只能通过实验来确定来流速度 u 与涡街上行速度 ur 之间的关系,确定因注形旋涡发生体直径 d 与涡街宽度 h 之间的关系,有: h= 1. 3d(3- 28) ur= 0. 14u (3- 29) 将式( 3- 24),(3- 27),(3- 28),(3- 29 )联立,可得: f===(3- 29’) 0. 2u/d 也可将上式写成: St= (3- 30) St ,在雷诺数 Re 为3× l0 2-3× l0 5 范围内,流体速度 u 与旋涡脱落频率的关系是确定的. 也就是说, 对于圆柱形旋涡发生体, 在这个范围内它的斯特罗哈数 St 是常数,并约等于 ,,其斯特罗哈数 St 也是常数, -8 为圆往型旋涡发生体产生的涡街结构. 根据以上分析,从流体力学的角度可以判定涡街流量计测量的上下限流量为: Re =3× 10 2- 2× l0 5 .当雷诺数更大时,圆柱体周围的边界