摘要:基于(yu)渦街理論(lun),分别對圓(yuán)形阻流體(tǐ)、正方形阻(zǔ)流體和三(sān)角形阻流(liu)體所形成(cheng)的渦街場(chǎng)進行仿真(zhēn)💔研究,同時(shí)對三種阻(zu)流體對應(ying)的渦街流(liú)量計 進行(háng)數值仿真(zhen),分析流量(liàng)計中應變(bian)片對三種(zhǒng)阻流體🛀🏻流(liú)場壓💁力和(hé)速度的影(ying)響.結果表(biao)明，應變片(piàn)改變了流(liú)場振蕩的(de)頻率✌️,三角(jiǎo)形渦街流(liú)量計的壓(ya)力損失最(zui)小.
0引言
　　渦(wō)街是在一(yi)定條件下(xià)的定常流(liú)繞過阻流(liú)體時,物體(ti)兩側周期(qi)性地脫落(luò)出旋轉方(fang)向相反、排(pái)列規則的(de)雙列線渦(wō).渦📧流的⭐産(chan)生使得阻(zǔ)流體兩側(cè)流體的瞬(shùn)間速度和(he)壓☎️力不同(tong)，因此使阻(zu)流體發生(shēng)振動.渦街(jie)流量計通(tong)過嵌人到(dao)流體中的(de)漩渦發生(shēng)體得到産(chan)生的交替(tì)漩渦的頻(pin)率,通過頻(pin)率與🔴流速(su)成正比的(de)關系來測(ce)量流速.
　　本(ben)文基于渦(wō)街理論,分(fen)别對圓柱(zhu)阻流體,正(zheng)方阻流體(ti)和三角✂️形(xíng)阻流體三(san)者進行數(shu)值模拟,并(bìng)且對三種(zhǒng)阻🔞流體對(duì)應的渦街(jiē)流♍量計中(zhong)的壓電傳(chuan)感器片對(dui)流場的壓(yā)力、速度等(deng)參數的‼️影(yǐng)響進👌行分(fen)析.
1數值模(mó)型
　　圖1所示(shi)方形渦街(jiē)流量計的(de)計算流場(chǎng)圖，流場中(zhōng)繞流體中(zhōng)心距流場(chǎng)入口距離(lí)設爲L=0.2m,.阻流(liu)體迎風寬(kuān)度設爲w=0.04m,流(liú)場速度💰設(shè)爲🥰0.01m/s.
 

　　數值計(ji)算滿足質(zhi)量、動量、能(neng)量守恒方(fāng)程,如方程(cheng)(1)、(2)和(3)所示.選(xuan)擇隐式非(fei)穩态模型(xing)，采用有限(xiàn)體積法中(zhōng)的SIMPLEC(Semi-ImplicitMethodforPressure-LinkedEquationsConsistent)協調性(xing)壓力耦合(hé)方程組的(de)半隐式，計(ji)算采用二(er)階迎風格(gé)式。
 
2數值模(mó)型三種阻(zu)流體和對(dui)應流量計(jì)算結果及(ji)分析
　　本文(wen)針對圓形(xíng)、正方形和(he)三角形三(san)種阻流體(ti)分别進行(háng)壓力和速(su)度的分析(xī),并對流場(chǎng)中中心線(xian)上的💃🏻壓力(li)和速度變(bian)化進行具(ju)體闡述.
2.1三(san)種阻流體(tǐ)壓力流場(chǎng)分析
　　圖2爲(wei)三種阻流(liu)體渦街場(chang)和渦街流(liú)量計流場(chǎng)總壓力👣分(fen)💃布雲圖.由(yóu)圖所示,圓(yuan)形阻流體(tǐ)後部流場(chang)中漩渦交(jiao)替分布比(bǐ)較有規律(lü),渦街現象(xiàng)明顯.對于(yú)正方形阻(zǔ)流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼體,距離(li)❄️阻流體較(jiào)近時，仍能(neng)看到比較(jiao)明顯😘的漩(xuan)渦分布，而(ér)後漩渦逐(zhu)漸散🔞開.對(duì)于三角形(xing)阻流🔱體,低(dī)壓漩渦形(xíng)狀比較圓(yuan)整，漩渦分(fen)布比正方(fang)形阻💋流體(ti)規則.另🏃🏻外(wai)，不同形狀(zhuàng)阻流體的(de)分離點不(bu)同，圓柱沒(mei)有其固定(dìng)分⭐離點，整(zheng)個半圓面(miàn)都可以;正(zhèng)方形的分(fen)離點則會(hui)出現在前(qian)方尖點及(ji)附近邊或(huò)者後方尖(jiān)點及㊙️附近(jìn)邊;三角形(xíng)則有其固(gù)定分離點(dian)，主要集中(zhong)在前方兩(liang)個💛尖點及(jí)其附近的(de)邊上.對于(yu)渦街🈲流量(liàng)計流場，由(you)于應變片(piàn)在💚阻流體(ti)後的加入(rù),改變了流(liú)🔴場中擾動(dong)的頻率，三(sān)種不同流(liú)量計的流(liú)場中頻率(lǜ)均變低，這(zhè)是因爲液(yè)體在遇到(dào)金屬應變(bian)片之前還(hai)未形成規(gui)則的漩渦(wo)，在金屬應(ying)變片邊緣(yuán)發生剝離(lí)，由于三種(zhong)阻流體的(de)剝離點影(yǐng)響,低壓場(chang)的範🤟圍三(sān)♍角形最大(dà)，正方形次(cì)之，圓形最(zuì)小。
 
　　由圖可(ke)以看出，阻(zu)流體前端(duan)的壓力保(bao)持恒定，而(er)後在阻⁉️流(liú)體和應變(biàn)片之間流(liú)場，壓力急(ji)劇下降，形(xíng)成局部低(di)壓區.正方(fāng)形✨渦街流(liú)量計壓力(li)變化應變(biàn)片的後端(duān)波動較大(dà)，圓形渦街(jie)流量計次(cì)🐇之,三角形(xíng)渦街流量(liang)計應變片(pian)後💚的壓力(lì)變化比較(jiào)平🐉穩。
2.2三種(zhong)阻流體流(liu)場中心線(xian)速度分析(xi)
　　圖3爲三種(zhǒng)阻流體渦(wō)街流場中(zhong)心線速度(du)分布,以流(liú)場左😄側人(ren)口爲位置(zhì)初始點，橫(héng)坐标爲中(zhōng)心線上各(gè)點到初始(shǐ)點的距離(li)，縱坐标爲(wèi)速度大小(xiǎo).由圖可以(yǐ)🏃🏻看出，初始(shǐ)流速大小(xiao)相同，當遇(yu)到阻流體(tǐ)時，流速急(jí)🐅速下降，在(zai)阻流體中(zhong)心點0.2m前後(hòu)對應的兩(liǎng)個位置處(chù)速度降爲(wèi)0,形🌈成速度(dù)駐點.比較(jiào)不同阻流(liu)體,對于圓(yuan)形阻流體(tǐ)，阻💚流體後(hòu)的流速發(fa)生周期振(zhèn)蕩并有上(shang)揚趨勢;對(dui)于正方㊙️形(xíng)阻流體,阻(zu)流體後的(de)流速發生(sheng)一定振蕩(dàng);對于三角(jiao)🌈形阻流體(tǐ)，阻流體後(hòu)的流速振(zhen)👅蕩比較明(míng)顯.這表明(míng)阻㊙️流體在(zài)🌏流場中引(yin)起的擾動(dong)♍比較大,使(shǐ)得阻流🍓體(tǐ)後的速度(du)發生不規(gui)則振蕩.
 
　　圖(tú)4爲三種阻(zu)流體渦街(jie)流量計流(liu)場中心線(xiàn)速度分布(bù).在渦街流(liú)量計流場(chǎng)中,流速在(zai)阻流體前(qián)急劇下降(jiàng),阻流體㊙️前(qián)後對應的(de)兩個位置(zhì)處爲速度(du)駐點,并在(zai)應變片前(qián)部形成了(le)新的速度(dù)駐點🤩.與圖(tú)3相比，阻流(liu)體前流速(sù)變化相同(tong)，由于應變(biàn)片的嵌人(ren),後部的🈲流(liú)速震蕩頻(pín)㊙️率變低,并(bing)且渦街流(liu)量計流場(chang)的最大🎯速(sù)度和平均(jun1)速♍度要比(bǐ)對應的阻(zǔ)流體渦街(jiē)場小對于(yú)圓形阻流(liú)體流💘量計(jì)流場，應變(bian)片🌈後部的(de)速度振蕩(dang)頻率約爲(wèi)渦街流場(chang)的一-半.對(duì)于正方形(xíng)阻流體,應(yīng)變片後🤞最(zui)高速度的(de)位置從0.83m提(ti)前至0.7m處.對(dui)于三角形(xing)阻流體,應(yīng)變片後的(de)流速明顯(xian)變得平滑(huá),尤其是⛱️從(cóng)0.4m開始,振蕩(dàng)周期變大(da),同時速度(dù)在0.65m處爲最(zuì)大值，随後(hou)逐漸下降(jiang).
2.3三種阻流(liu)體壓力損(sun)失
　　表1所示(shì)爲不同阻(zǔ)流體壓力(lì)損失計算(suàn)值,由表可(kě)以看出,相(xiang)同條件下(xia),不同形狀(zhuang)的阻流體(tǐ)的流場中(zhong),對應的壓(yā)力🔞損失是(shì)不同的.圓(yuan)形阻流體(tǐ)所産生的(de)壓🏃力損失(shi)最大,正方(fāng)形次之，三(san)角形阻流(liu)體的渦街(jie)場壓力損(sǔn)失最小.比(bi)較不同形(xíng)狀阻流體(tǐ)流量計可(ke)以看到，圓(yuan)形阻流體(ti)流量計流(liú)場的壓力(lì)損失最大(da),三角形阻(zǔ)流體的壓(ya)力損失最(zuì)小.結果顯(xian)示,壓力損(sǔn)失變化趨(qu)勢與三種(zhǒng)🍓阻流體👉壓(yā)力損失變(bian)化相同,壓(ya)力應變片(pian)的嵌人，隻(zhī)是略微增(zēng)加了壓力(lì)損失,并沒(méi)有改變三(san)種阻流體(ti)壓力♉損失(shi)之間的大(da)小對比關(guān)系.在三種(zhong)不同形狀(zhuang)㊙️阻流體流(liu)量計中,三(san)角形渦街(jiē)流量計的(de)壓力損失(shi)最小。
 
3結論(lun)
(1)在相同條(tiao)件下,圓形(xing)繞流體仿(páng)真場可以(yǐ)得到規律(lǜ)的渦街🌐現(xian)💋象.不同形(xíng)狀阻流體(ti)的分離點(diǎn)不同,圓柱(zhù)沒有其固(gu)定分離點(diǎn),整個🌐半圓(yuán)面都可以(yi);正方形的(de)分離點則(ze)會出💘現在(zài)前方尖點(diǎn)及附近或(huò)者後方尖(jiān)點及附近(jin);三角形則(ze)有其固定(ding)分離點,主(zhu)要集中在(zai)前方兩個(ge)尖點及其(qi)附近的邊(bian)上;
(2)渦街流(liu)量計的阻(zu)流體和傳(chuán)感器應變(biàn)片之間會(hui)形成一片(piàn)📐低速低壓(ya)局部場,渦(wō)街流量計(jì)流場的最(zuì)大🚶速度和(he)平均速度(dù)要比對應(yīng)的阻流體(ti)渦街場小(xiǎo);
(3)三種不同(tóng)渦街流量(liàng)計的振蕩(dàng)頻率要低(di)于對應的(de)渦街場,比(bǐ)較不同形(xing)狀阻流體(tǐ)渦街流量(liang)計，三角形(xing)🍉渦街流量(liang)🏃計的壓力(lì)㊙️損失爲最(zui)小.

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