渦街流量計的工作原理

渦街流量計的工作原理主要基于“卡門渦街”原理。渦街流量計是國際上普遍采用的流量計量儀表,渦街流量計具有其它計量儀表無法超越的優(yōu)點,所以被廣泛的應用于熱電、石油、化工、冶金、紡織、造紙、食品以及市政工程和環(huán)保行業(yè),了解渦街流量計的工作原理可以更全面的發(fā)揮其流量計量的作用。

一、渦街現象的產生

在流體中，當設置一個非流線型的對稱形狀物體（稱為渦街流量傳感器中的漩渦發(fā)生體）時，流體在流過該物體時，會在其后方兩側產生兩列交錯排列的漩渦，這種現象被稱為渦街現象。這兩列漩渦的旋轉方向相反，并且在一定條件下是穩(wěn)定的。

二、渦街頻率與流速的關系

渦街流量計的核心在于測量這些漩渦的頻率。漩渦的頻率與流體的流速成正比，這一關系可以通過公式來表示：F=Stu/d（或f=St×v/(1-1.27d/D)×d），其中：

F（f）表示漩渦的頻率。

St表示斯特勞哈爾數，它是一個無量綱常數，與漩渦發(fā)生體的形狀、尺寸以及雷諾數有關。雷諾數是表征黏性流體流動特性的一個無量綱數，其物理意義是流體流動的慣性力與粘滯力的比值。

u（v）表示流體的流速。

d表示漩渦發(fā)生體的寬度。

D表示傳感器的公稱通徑。

三、測量原理

渦街流量計通過測量漩渦的頻率來確定流體的流速。在渦街流量計中，通常使用壓電應力式傳感器來檢測漩渦產生的壓力脈動。當漩渦在漩渦發(fā)生體后兩側交替分離時，會產生壓力脈動，這個壓力脈動會作用于傳感器中的檢測體（也稱探頭），使其受到交變力。埋設在檢測體內的壓電晶體元件受到交變力的作用后，會產生電荷頻率信號。這個信號經過檢測電路處理后，可以以頻率信號的形式或轉換成標準信號的形式輸出。

四、流量計算

通過測量漩渦的頻率，并結合已知的斯特勞哈爾數、漩渦發(fā)生體的寬度以及傳感器的公稱通徑等參數，可以計算出流體的流速。進而，通過流速和管道截面積等參數，可以計算出流體的流量。

審核編輯 黃宇