在20世纪60年代末期，相继出现了应用流体振动原理测量流量的新型流量仪表，即所谓锥煤气流量计。目前已经应用的有两种，一种是应用自然振动的卡曼漩涡列原理；另一种是应用强迫振动的漩涡旋进原理。应用振动原理的流量仪表，前者称为卡曼锥煤气流量计（或），后者称为旋进。这种测量方法的特点是管道内无可动部件，使用寿命长，线性测量范围宽（约100：1），几乎不受温度、压力、密度、黏度等变化的影响，压力损失小，准确度等级为0.5~1级。仪表的输出是与体积流量成比例的脉冲信号，即数字显示。这种仪表对气体、液体均适用。

    （1）应用卡曼漩涡测量流量  在流体前进的路径上放置一个非流线型的物体，见图2-62，有时会在物体后面发生一个规则的振动运动，即在物体两侧交替地形成漩涡，并随着流体流动。其结果是在物体后面形成两列非对称的漩涡列，称为卡曼涡列（煤气）。但是漩涡的配列或多或少地都不稳定，实验表明，只有满足一定条件时，此两列漩涡才是稳定的。即当两列漩涡的间距为h，同列中相邻漩涡的间距为l，对于圆柱体满足h/l=0.281条件时，漩涡才是稳定的。物体后面放出漩涡的频率与物体的形状和流速有关。

图2-63是均匀流体中圆柱体表面上压力分布情况。从图2-63中可以看出，在滞点θ=0时的总压为高。θ在向下游方向增大时，随θ增大，流速增大，压力降低。在θ=70°附近压力低。在80°~85°处边界层从表面剥离，在这以后出现逆流区，逆流和剥离下来的边界层的不连续面就成长为漩涡，从圆柱后侧交替而有规律地被放出。在θ=85°处出现的压力拐点意味着剥离是在这一点发生的。实验已经证明，每一列漩涡产生的频率与流速u、圆柱直径d的关系为

式中，St=fd/u称为期特罗哈尔系数，是一个无量纲的系数。从图2-64可看出，这个系数是随以d为特征长度的雷诺数变化的，但在雷诺数为500~150 000的区城内，基本上为一个常数，对于圆柱体St=0.20，三角住St =0.16。而在工业上测量的流速，实际上几乎都不超过这个范围，所以可认为频率f只受流速u和物体的特征长度所支配，而不受流体的温度、压力、密度、黏度及组成成分的影响.与其他流量测量方法相比较，这是应用卡曼漩涡列测量流量方法的特点。

在管道中插入漩涡发生体时，假设在淤涡发生体处流通截面积为A，流体的平均流速为u，管道内径为D，圆柱体直径为d，由于游涡发生体处的流通截面积

    由于在一定雷诺数区域内，St为一个常数，所以从流量方程式可知，体积流量与频率间成线性关系。

    为便于了解检测漩祸频率的方法，首先分析漩涡的成长过程。流体在漩涡发生体圆柱周围的情况见图2-62所示。假设流动是均匀的，则在圆柱体上游的环量为零。在圆柱体右下方有漩涡的场合，作为漩涡回转运动的反作用，在流体的其他部分就有与漩涡方向相反的旋转，这个旋转就是圆柱周围的环流（图2-62中的箭头），即圆柱周围的环量不为零。由于环量的速度成分加在原来的流动上，所以在圆柱体上侧有增加流速的作用，在圆柱的下侧有减少流速的作用。结果，有个正向升力从下到上地作用到圆桂体上。在圆柱右上方有顺时针方向回转的漩涡时，环量成反方向，结果有个向下的负向升力作用到圆柱体上。

由此可知，可以由漩涡发生体本身通过一定方式，检测由于漩涡剥离产生的周期性的流动运动的变化频率和交变的升力变化频率，也可以在尾流中设置检测器进行检测。采用的方法如图2-65所示。导压孔（或开的槽孔）与检测器内部的空腔相通，空腔由隔墙分成两个部分。在隔墙*部分有小孔，在小孔中装置有检测流体位移的铂电阻丝等。因而在漩涡发生时，由于环量的缘故，漩涡对检测器施加一个从下到上的升力。这个情况，就如同在检测器下方的压力比上方的压力高一样。结果，流体被从下方导压孔吸入，从上方的导压孔吹出。如果把铂电阻丝用电流加热到比流体温度高出某个温度，流体通过铂电阻丝时，带走它的热量，从而改变它的电阻值，此电阻值的变化与放出漩涡的频率相对应，即由此便可检测出与流速变化成比例的频率。也可以在空腔间采用贴有应变片的膜片或检测位移的元件。

除圆柱形检测器处，还有采用三角往检测器的，如图2-66所示，可以得到更稳定更强烈的漩涡。它的流速和频率的关系为

    埋在三角柱正面的两只热敏电阻组成桥路的两臂，并以恒流电源供给微弱电流进行加热，产生游涡一侧的热敏电阻处流速较大，使热敏电阻温度降低，阻值升高，并由桥路输出信号。随着漩涡交替产生，电桥就输出与漩涡频率*相同的信号。只要准确掌握三角柱扁平面的宽度d和管道直径D,频率f和流速之间关系就可以知道。

    由于这种测量方法实质是测量流速，则管道里流速分布的不均匀程度将给测量带来误差，因此适用于紊流流速分布变化小的情况，其雷诺数范围，气体为2×103~1.2×105，水为5×103~1.5×105，并要求检测器前后有足够的直管段长度。也可用于大口径管道的流量测量。

（2）应用旋进漩涡测量流量  旋进漩涡与卡曼波涡是*不同类型的漩涡。如图2-67所示，流体通过游涡发生器后，出现一股绕流动轴线旋转的波涡流向前流动，这股漩涡流中心的轴向前进速度几乎与流体的流动速度相同。当流体流动截面进一步扩大时，则漩涡流的中心就要产生一种旋进运动，即一方面它旋转着前进，另一方面又逐渐扩大它的旋转半径，形成类似锥形螺旋线的前进运动，叫做旋进漩涡。所以旋进漩涡是一种绕流动轴线旋转的漩涡流。

    图2-65是应用旋进型漩涡测量流量的示意图。在变送器入口处为一个螺旋导流架，它由一组扭曲叶片组成，强迫流体旋转并产生漩涡流。流体通过漩涡发生器后，经过一段收缩管加速，在此区域内，漩涡中心是在仪表内腔的中心轴线上。当漩涡流到达内腔的扩大部分时，其前进方向发生变化，即漩涡流的中心轨迹开始绕着内腔的中心轴线旋转，开始旋进。后部是一个除旋导流架，它的作用是减弱流体的漩涡状况，使其比较平顺地流过去。

    变送器的敏感元件（如热敏电阻）安装在收缩管的出口边缘，当漩涡产生旋进时，漩涡中心周期地经过敏感元件，从而使变送器发出与漩祸旋进频率相同的脉冲信号，以求出流量。

    从理论上讲应用旋进型漩涡对于气体和液体的流量都能测量，但目前只实现了对气体流量的测量。

    这种测量方法的特点与卡曼型漩涡的方法相似。它比较适用于中小口径的管道。旋进漩涡流量计的准确度等级为1.5~0.5级。

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