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带狭缝圆柱钝体流量测量特性研究

王慧  
【摘要】:涡街流量计是基于钝体绕流现象的流量计,广泛应用于气体、液体和蒸汽的流量测量。钝体绕流现象比较复杂,受到诸如钝体结构形状、流体流动工况等因素的影响。钝体是涡街流量计的关键部件,影响着涡街流量计的流量计量特性和阻力特性。带狭缝圆柱是一种新型的钝体结构,在一定条件下可以稳定旋涡脱落,增强旋涡强度。本文将带狭缝圆柱应用于涡街流量计,主要完成了以下工作: 1、对带狭缝圆柱钝体绕流机理进行了理论分析,在旋涡周期性脱落过程中,狭缝两端流体对边界层的吹吸作用周期变化,这时狭缝可以看作是一反馈通道,在一侧旋涡生成脱落过程中,会加速另一侧的旋涡生成,同时能增强旋涡强度。 2、数值模拟不同雷诺数带狭缝圆柱绕流流场,计算得到了涡街频率与流速的关系、柱体周向静压分布特点,分析旋涡脱落过程。对比分析带狭缝圆柱与圆柱、梯形柱涡街信号特性,说明带狭缝圆柱应用于涡街流量测量的优势,并计算得到该发生体信号最佳检测位置。 3、为研究狭缝对涡街流场的控制作用,计算了多种狭缝宽度对流场动态的影响,分析狭缝内流体的流动状况、旋涡脱落频率与流速的关系、压力损失及旋涡几何特征,给出最优狭缝宽度参数。 4、搭建实验装置,完成涡街信号检测系统硬件和软件设计,实现涡街信号采集功能。对不同狭缝宽度的圆柱、圆柱和梯形柱涡街信号特性进行分析研究,提取涡街频率,分析斯特劳哈尔数与雷诺数关系、涡街信号强度、信噪比和压损等参数,说明带狭缝圆柱应用于涡街流量计的可行性,为优化钝体结构设计和提升流量计的性能提供依据。


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