Вихревые расходомеры с обтекаемым телом

Вихревые расходомеры

Любое препятствие, помещенное в поток, создает завихрение в нем вещества, пропорциональное его объемному расходу. В такого рода преобразователях используются два способа генерирования завихрений: естественные колебания (рис. 92), при которых стабильные структуры (известные как вихревая дорожка Кармана) периодических вращающихся в разные стороны вихрей возникают в потоке за препятствием, и вынужденные колебания (рис. 93), при которых поток вещества вращается или прецессирует (движение оси вращения потока) вдоль оси трубопровода в виде некоторой спирали.

Тело, находящееся на пути потока, изменяет направление движения обтекающих его струй и увеличивает их скорость за счет соответствующего уменьшения давления. За миделевым сечением тела начинается обратный процесс уменьшения скорости и увеличения давления. Одновременно с этим на передней стороне тела создается повышенное, а на задней стороне — пониженное давление. Пограничный слой, обтекающий тело, пройдя его миделевое сечение, отрывается от тела и под влиянием пониженного давления изменяет направление движения, образуя вихрь. Это происходит как в верхних, так и в нижних точках обтекаемого тела. Но так как развитие вихря с одной стороны препятствует развитию вихря с другой стороны, то образование вихрей с той и с другой стороны происходит поочередно (см. рис. 5.92). При этом за обтекаемым телом образуется вихревая дорожка Кармана.

Рис. 92. Схема вихревого расходомера с генерированием вихревой дорожки Кармана на цилиндрическом препятствии: / — трубопровод; 2 — цилиндрическое препятствие; 3 — измерительный преобразователь

Примечание

Миделевое сечение (мидель) (от голл. middel — средний) — наибольшее по площади сечение тела плоскостью, перпендикулярной направлению движения.

Частота срыва вихрей 1, согласно критерию Струхаля Sh, равна

т. е. пропорциональна отношению, а следовательно, при постоянном характерном размере d тела пропорциональна скорости v, a значит и объемному расходу . Зависимость между идается уравнением

где А — площадь наименьшего поперечного сечения потока вокруг обтекаемого тела.

Чтобы обеспечить пропорциональность междуичисло Струхаля Sh должно оставаться неизменным в возможно большей области значений числа Re. Для обтекаемого цилиндра число Sh остается постоянным в области

Дата добавления: 2014-01-06