摘要:基于渦(wō)街理論,分别對圓(yuan)形阻流體、正方形(xíng)阻流體和三角🔴形(xíng)阻流體所形成的(de)渦街場進行仿真(zhēn)研究,同時對三種(zhong)阻流體對應的渦(wo)街流量計 進行數(shu)值仿真,分析流量(liang)計中應變片對三(sān)種阻流體🐆流場壓(yā)力和速度的影響(xiang).結果表明，應變片(piàn)改變了流場振🌈蕩(dàng)的頻率,三角形渦(wō)街流量計的壓力(lì)損失最小.
0引言
　　渦(wo)街是在一定條件(jian)下的定常流繞過(guo)阻流體時,物體兩(liang)側周期性地脫落(luo)出旋轉方向相反(fan)、排列規則💰的雙列(liè)線渦.渦流的産生(shēng)使得阻流體兩側(cè)流體的瞬間速度(dù)和壓力不同，因此(ci)使阻流體發生振(zhen)動.渦街流量計通(tōng)過嵌人㊙️到流體中(zhong)的漩渦發生體得(dé)到産生的交替漩(xuan)渦的頻率📐,通過頻(pin)率與流速成正比(bǐ)⁉️的關系來測❤️量流(liú)速.
　　本文基于渦街(jie)理論,分别對圓柱(zhu)阻流體,正方阻流(liu)體和三角形阻流(liú)體三者進行數值(zhí)模拟,并且對三⛷️種(zhǒng)阻流體對應的渦(wo)街流🔞量計中的壓(ya)電傳感器片對流(liu)場的壓力、速度等(deng)🔞參數的影響進行(hang)分析.
1數值模型
　　圖(tú)1所示方形渦街流(liu)量計的計算流場(chǎng)圖，流場中繞流體(ti)中心距流場入口(kǒu)距離設爲L=0.2m,.阻流體(ti)迎風寬度設爲w=0.04m,流(liu)場速度🔆設爲0.01m/s.
 

　　數值(zhí)計算滿足質量、動(dong)量、能量守恒方程(cheng),如方程(1)、(2)和(3)所示.選(xuan)擇隐式非穩态模(mó)型，采用有限體積(jī)法中的🐕SIMPLEC(Semi-ImplicitMethodforPressure-LinkedEquationsConsistent)協調性壓(yā)力耦合方程組的(de)半隐式，計算采用(yong)二階迎風格式。
 
2數(shù)值模型三種阻流(liu)體和對應流量計(jì)算結果及分析
　　本(běn)文針對圓形、正方(fāng)形和三角形三種(zhǒng)阻流體分别進行(háng)🤞壓力💜和速度的分(fen)析,并對流場中中(zhong)心線上的壓力和(he)速💯度變🍉化進👉行具(ju)體闡述.
2.1三種阻流(liú)體壓力流場分析(xi)
　　圖2爲三種阻流體(tǐ)渦街場和渦街流(liu)量計流場總壓🔴力(li)😄分布雲圖.由圖所(suǒ)示,圓形阻流體後(hòu)部流場中漩💚渦交(jiāo)✌️替分布比較有規(gui)律,渦街現象明顯(xiǎn).對于正方形阻流(liú)體,距離阻流體較(jiao)近時，仍能看到比(bǐ)較明顯的漩渦分(fèn)💞布，而後漩渦逐漸(jiàn)散開.對于三角形(xíng)阻流體,低壓漩渦(wō)❄️形狀比較圓整，漩(xuán)渦分布比正方形(xing)阻🈚流體規則.另外(wai)，不同形狀阻流🈲體(tǐ)的分離點不🐆同，圓(yuán)柱沒有其固定分(fèn)離點，整個半圓面(mian)都可以;正方形的(de)分離點則會出現(xian)在前方尖點及附(fu)🌈近邊或者後方尖(jiān)點及附近邊;三角(jiao)形則有其固定分(fen)離點，主要集中在(zài)前方兩個尖點及(ji)其附近的邊上.對(dui)于渦街流量計流(liú)場，由于應變片在(zai)阻流體後的加入(ru),改變了流場中擾(rǎo)動的頻率，三種不(bú)同流量計的流場(chang)中💃🏻頻率均變低，這(zhè)是因爲液體在遇(yu)到金屬應變片之(zhi)前還未形成規則(ze)的漩渦，在金屬應(yīng)變片邊緣發生剝(bāo)離，由于三種阻流(liú)體的剝離點影響(xiang),低壓場的範㊙️圍三(san)角形最大，正方形(xíng)次之，圓形最小。
 
　　由(yóu)圖可以看出，阻流(liu)體前端的壓力保(bao)持恒定，而後在㊙️阻(zu)流體和應變片之(zhī)間流場，壓力急劇(ju)下降，形成局部低(di)壓區.正🚶方形渦街(jiē)🌐流量計壓力變化(huà)應變片的後端波(bo)動較🔞大，圓形渦街(jie)流量計次之,三角(jiao)形渦街流量計🏃‍♀️應(yīng)變片後的壓力變(biàn)化比較平🙇‍♀️穩。
2.2三種(zhong)阻流體流場中心(xīn)線速度分析
　　圖3爲(wei)三種阻流體渦街(jiē)流場中心線速度(dù)分布,以流場左側(ce)人口爲位置初始(shi)點，橫坐标爲中心(xīn)線上各點到初始(shǐ)點的距離🔱，縱坐标(biao)爲速度大小.由圖(tu)可以🧡看出，初始流(liu)速大小相🤩同，當遇(yù)到阻流體時，流速(su)急❌速下降，在阻流(liu)體中心點0.2m前後對(duì)應的兩個位置處(chu)速度降爲0,形成速(sù)度駐點🌈.比較不同(tong)阻流體,對于圓♻️形(xing)阻流體，阻流體後(hòu)的流速發生周期(qī)振蕩并有上揚趨(qū)勢;對于正方🔴形阻(zu)流體,阻流體後的(de)流速發生一定振(zhèn)蕩;對于三角🐅形阻(zu)流體，阻流體後的(de)流速振蕩比較明(míng)顯.這表明阻流體(ti)在流場中引起的(de)擾動比較大,使得(dé)阻流體後的💜速度(du)發生不規則振蕩(dàng).
 
　　圖4爲三種阻流體(ti)渦街流量計流場(chǎng)中心線速度分布(bù).在渦街流量計流(liú)場中,流速在阻流(liu)體前急劇下降,阻(zu)💜流體前後對應的(de)兩個位置處爲速(sù)度駐點,并在應變(biàn)片前部形成了新(xīn)的速度駐點.與圖(tu)3相比，阻流體前流(liú)速變化相同，由于(yu)應變片的嵌人,後(hòu)部的流速震蕩頻(pin)率變低,并且渦街(jiē)流量計㊙️流場的最(zuì)大😍速度和平均速(sù)度要比對應的✍️阻(zǔ)流體渦街場小對(duì)于圓形阻🌈流體流(liú)量計流場，應變片(piàn)後部的速度振蕩(dang)👣頻率約爲渦街流(liú)場的一-半.對于正(zheng)方形阻流體🔅,應變(biàn)片後最高速度的(de)🌈位置從🚶0.83m提前至0.7m處(chu).對于三角✉️形阻流(liu)體,應變片後的流(liu)速明顯變得平滑(huá),尤其是從0.4m開始,振(zhèn)蕩周期變大,同時(shi)速度在0.65m處爲最大(da)值，随後逐🈲漸下降(jiàng).
2.3三種阻流體壓力(li)損失
　　表1所示爲不(bú)同阻流體壓力損(sun)失計算值,由表可(ke)以✍️看出,相同條件(jian)下,不同形狀的阻(zǔ)流體的流場中,對(duì)🤩應的壓力損失是(shi)不同的🐇.圓形阻流(liú)體所産生的壓♋力(li)損失最大,正方形(xíng)次之，三角形阻流(liú)🈚體的渦街場💋壓力(li)損失最小.比較不(bu)同形狀阻流體流(liu)量計可以看到，圓(yuán)形阻流體流量計(jì)流場的壓力損失(shī)最大,三角形阻流(liú)體的壓力損失最(zui)小🍉.結果顯示,壓力(lì)損失變化趨勢與(yǔ)三種👌阻流體壓力(lì)損失👌變化相同,壓(yā)力🙇‍♀️應變片的嵌人(rén)，隻是略微增加了(le)壓力損失,并沒有(yǒu)改變三種阻流體(ti)壓力損失之間的(de)大小對比關系✔️.在(zài)三種不同形狀🌍阻(zǔ)流體流量計中,三(sān)角形渦街流量計(jì)的壓力損失最小(xiǎo)。
 
3結論
(1)在相同條件(jiàn)下,圓形繞流體仿(páng)真場可以得到規(guī)律的渦街現象.不(bu)同形狀阻流體的(de)分離點不同,圓柱(zhu)沒有其固💞定分離(lí)點,整個半圓面都(dou)可以;正方形的分(fèn)離點則會出現在(zai)前方尖點及附近(jin)或者後方尖點及(jí)附近🙇🏻;三角形則㊙️有(you)其固定分離點,主(zhǔ)♍要集中在🏃🏻前方兩(liang)個尖點及其附近(jin)的邊上;
(2)渦街流量(liàng)計的阻流體和傳(chuan)感器應變片之間(jiān)會形成💋一片低速(sù)低壓局部場,渦街(jie)流量計流場的最(zuì)大✨速度和平均速(su)度要比對應的阻(zǔ)流體渦街場小;
(3)三(sān)種不同渦街流量(liàng)計的振蕩頻率要(yào)低于對應的渦街(jiē)☀️場,比較不同形狀(zhuàng)阻流體渦街流量(liàng)計，三角形渦街流(liu)量計的💰壓力損失(shī)💁爲最小.

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