涡街流量计对旋涡分离规律的研究 目前,日本横河（Yokogawa）电机株式会社生产的ZNGB涡街流量计在国际市场上的占有率最高.此外,ABB公司、Eastech公司、Foxboro公司、Rosemount公司等生产的ZNGB涡街流量计也占据了一定的市场份额.不同公司生产的产品具有不同的特点,特别是在涡街发生体的形状设计上,各有千秋,有梯形、长方形、T形,还有多发生体等,对涡街信号的检测也有不同方法,采用的元件有压电元件、热敏元件、超声波、电容元件等,在涡街信号处理上为提高测量精度,也有各自独有的一些专利技术.涡街流量计测量原理ZNGB涡街流量计自上世纪70年代投放市场以来,深受广大用户欢迎,目前已广泛应用于石油化工、冶金、机械、轻纺、制药等工业领域中,作为管道中液体、气体、蒸汽的计量和工业过程控制中不可缺少的流量测量仪表.ZNGB涡街流量计适用的管道口径一般在300mm以下,测量的精确度对于液体大致在±O.5%~士1%,对于气体在±1%~±2%,重复性一般为0.2%~0.5%.ZNGB涡街流量计不适用于测量低雷诺数（ReD≤2×104）流体,一般液体平均流速下限为0.5m/s,气体为4~5m/s.     ZNGB涡街流量计的测量原理如图1所示,在流体管道中插入一定形状的旋涡发生体（阻流体）,当流体绕过发生体后,在发生体两侧会交替产生规则的旋涡,这种旋涡称为卡门涡街.经过推导,流体的体积流量Q与漩涡频率f符合下面公式:     Q=f/K     （1）     式中:K为流量计的流量系数,在一定雷诺数范围内K为常数,流量Q与漩涡频率f成线性关系.因此,只要测出f就能求得体积流量Q.     ZNGB涡街流量计属于发展中流量计,无论在理论研究还是实际应用中,都有一些尚未解决的问题,近年来,引起了国内外广泛的关注,特别在以下几方面进行了大量研究.     涡街流量计对旋涡分离规律的研究     在旋涡脱落模式上,Gerrard在文献中对尾流中的涡街形成机制给出了一种物理描述,提出剪切层相互作用模式,即涡街形成的决定性因素是物体后的二个分离剪切层的相互作用.根据这一理论,Bently分别在1996年和2003年设计出多种形状的双发生体ZNGB涡街流量计,来提高测量性能,并取得一定效果.其他科研工作者Perry,Coutancean等也对尾流特性进行了深入研究,提出尾迹开放模式、二次涡振荡模式和近尾迹绝对不稳定模式等涡街形成理论.Zdravkovich在他的综述性文章中,也对各种不同涡街模式进行了论述,提出涡街形成机制并不是统一的和唯一的,会存在变异,特别是当雷诺数不同时,变化会更大.这些研究结果大部分是通过实验观测得到的,在理论上还有待于作进一步分析和论证.ZNGB涡街流量计的测量原理是基于钝体绕流现象,既当流体绕流非流线形物体（又称钝体）时,在一定流动工况下会发生钝体后部的旋涡脱落现象,旋涡脱落的频率与流体流动速度之间存在一定关系,利用这一关系,通过对旋涡频率的检测实现流量的测量.对钝体绕流问题的研究至今已有一百多年的历史.1912年卡门（Von Kamman）系统地研究了涡街的形成和稳定性等问题,使钝体绕流研究上升到一个新的高度.国际上对流体绕流物体诱发振动的大规模研究工作是在20世纪50年代开始的,至今已发表了大量研究论文,得到了一系列研究成果.但是,钝体绕流现象是一种复杂的流动现象,涉及到流动的分离、旋涡的生成和脱落、旋涡的相互干扰等问题,受到诸如流体流动工况、紊流度、柱体形式和光洁度等许多因素的影响,虽然经过长期的研究,有了一定的进展,但其中许多基本的理论问题还是没有得到令人满意的结果,并存在着不同的观点和研究方法,特别是在高雷诺数条件下的绕流问题尚待进一步研究.所以,对流体绕流时旋涡脱落特性的研究,对于深化和发展流体力学中的旋涡流动理论具有重要的学术意义.        对涡街流场的数值仿真计算也从二维的过渡到三维的,湍流方程的求解也有多种方法,如雷诺平均,大涡模拟,涡方法等.文献中,采用了各种数值算法对不同形状钝体不同雷诺数进行仿真计算,在低雷诺数条件下,结果较好,大都能有效的仿真和预测涡街的形成和发展过程,Strouhal数的计算精度也较高.在高雷诺数情况下,涡街的形成机制较复杂,还有待于进一步深入研究.数值仿真的算法也有待于改进,希望得到既有较高的求解精度,又能降低计算机内存和计算时间要求的新算法.旋涡脱落后的流场特性与钝体形状和雷诺数密切相关.近年来随着计算机技术的进步,数值仿真理论的发展,对流场特性的研究从二维拓展到三维,从低雷诺数拓展到高雷诺数,建立更接近于实际的数学模型,来分析流体绕流后的流动特性.钝体的外形千变万化,比较有典型意义的是圆柱、方柱和梯形柱,其他形状可以由此演变而得.Williamson在文献中,通过对三维钝体绕流在比较宽的雷诺数范围内进行了研究,分析了Strouhal数和压力系数与雷诺数的关系,发现了一些原来在二维研究中没有考虑到的新的现象.随着雷诺数的增加,尾流从层流涡街向湍流涡街转变,并观察到涡街的三维特性,如流体绕过圆柱钝体后出现的涡的位错,涡街的倾斜,相位的突变和扩展等.Goujon-Durand等在文献中,通过可视化实验技术观察和分析了梯形钝体后的涡街动态特性,用激光多普勒测速仪测量了尾流中流体速度,得到由涡街引起的速度周期性波动的最大幅值及出现的位置与雷诺数关系,发现在钝体后不同位置,速度的波动幅值是不同的,随着涡向下游运动,速度幅值先增加,在某一位置达到最大值后,再逐渐衰减.速度最大幅值和出现位置与雷诺数满足一定关系.Kahawita在文献中,用分步样条算法对上述实验进行数值仿真,得到了相似的结果,证实了该算法的有效性.文献中用此算法对不同的梯形形状进行数值计算,得出梯形形状参数中高度是影响Strouhal数的主要因素.   推荐产品.电磁流量计,压力变送器,孔板流量计,V锥型流量计,超声波流量计,涡街流量计,涡轮流量计,热电偶.