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涡街流量计的研究趋势和发展方向
发布日期:2017-11-5 16:55:25
涡街流量计的研究趋势和发展方向
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:
1.对旋涡分离规律的研究。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。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。
2.对旋涡(涡街)发生体形状的研究。旋涡发生体是涡街流量计的关键部件,仪表的流量特性(仪表系数、线性度、范围度等)和阻力特性都与它的几何形状、几何参数和排列方式密切相关。但旋涡发生体几何参数至今还没有比较成熟的计算方法,大多通过实验确定,目前用的比较多的是圆柱、三角柱、矩形柱、梯形柱和T 形柱等5 种。为了得到较好的仪表性能,国内外科研工作者通过实验和数值仿真计算,在改善旋涡发生体形状和多旋涡发生体方面进行了一些有益的探索。
3.对涡街信号检测方法的研究。流体通过旋涡发生体后,伴随旋涡的形成和分离,在旋涡发生体周围流体会同步发生流速、压力变化和下游尾流周期振荡。依据这些现象可以进行旋涡分离频率的检测。目前常用的检测方法按传感器来分主要有:热敏元件、压电元件、 电容元件、 应变元件等, 其中以压电元件应用最为广泛。对涡街信号检测方法的研究表现在对已有检测方法的改进和新传感技术在涡街频率检测方面的应用。
4.对涡街信号分析及处理的研究。涡街流量计在本质上是流体振动型流量计,因此在工业现场使用时,管道及各种设备振动引起的干扰会降低测量精度。
研究的难点和趋势:
1.涡街流量计的理论基础还很薄弱。对旋涡脱落的研究大多是在气体风洞即均匀流场中进行的,而涡街流量计应用于封闭管道,流场具有三维不均匀性, 其旋涡分离规律与均匀流场中的旋涡分离不完全相同。
2.涡街流量计应用范围的扩展。涡街流量计的应用由于雷诺数的限制,在高粘度、低流速和小口径情况下难以正确测量,量程受限。这需要在旋涡发生体形状,传感器结构方面作优化设计,以适应不同的测量要求。目前由于涡街频率测量元件的限制,涡街流量计可正常测量的温度、压力和管道口径有一定要求。
3.涡街流量计应用于质量流量的测量。涡街流量计现在大多用于体积流量的测量,但随着能源计量和管理的加强,工业过程自控系统的发展,对流量测量的要求不仅仅停留在体积流量的测量上,很多场合如工业生产中各种原料的配比或品质的控制、物料输送、能源输送、贸易结算等往往都需要知道质量流量。质量流量测量是目前流量测量中的重点也是难点问题,从传统的体积流量计,经过改进、完善与提高,发展成质量流量计,是质量流量测量技术发展的一个重要方面,也是当前研究的一个热点问题。
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