涡街流量计的工作原理

涡街流量计的工作原理主要基于“卡门涡街”原理。涡街流量计是国际上普遍采用的流量计量仪表,涡街流量计具有其它计量仪表无法超越的优点,所以被广泛的应用于热电、石油、化工、冶金、纺织、造纸、食品以及市政工程和环保行业,了解涡街流量计的工作原理可以更全面的发挥其流量计量的作用。

一、涡街现象的产生

在流体中，当设置一个非流线型的对称形状物体（称为涡街流量传感器中的漩涡发生体）时，流体在流过该物体时，会在其后方两侧产生两列交错排列的漩涡，这种现象被称为涡街现象。这两列漩涡的旋转方向相反，并且在一定条件下是稳定的。

二、涡街频率与流速的关系

涡街流量计的核心在于测量这些漩涡的频率。漩涡的频率与流体的流速成正比，这一关系可以通过公式来表示：F=Stu/d（或f=St×v/(1-1.27d/D)×d），其中：

F（f）表示漩涡的频率。

St表示斯特劳哈尔数，它是一个无量纲常数，与漩涡发生体的形状、尺寸以及雷诺数有关。雷诺数是表征黏性流体流动特性的一个无量纲数，其物理意义是流体流动的惯性力与粘滞力的比值。

u（v）表示流体的流速。

d表示漩涡发生体的宽度。

D表示传感器的公称通径。

三、测量原理

涡街流量计通过测量漩涡的频率来确定流体的流速。在涡街流量计中，通常使用压电应力式传感器来检测漩涡产生的压力脉动。当漩涡在漩涡发生体后两侧交替分离时，会产生压力脉动，这个压力脉动会作用于传感器中的检测体（也称探头），使其受到交变力。埋设在检测体内的压电晶体元件受到交变力的作用后，会产生电荷频率信号。这个信号经过检测电路处理后，可以以频率信号的形式或转换成标准信号的形式输出。

四、流量计算

通过测量漩涡的频率，并结合已知的斯特劳哈尔数、漩涡发生体的宽度以及传感器的公称通径等参数，可以计算出流体的流速。进而，通过流速和管道截面积等参数，可以计算出流体的流量。

审核编辑 黄宇