摘要:基于(yú)渦街理論(lùn),分别對圓(yuán)形阻流體(tǐ)、正方形阻(zu)流體和三(san)角形阻流(liu)體所形成(cheng)的渦街場(chang)進行仿真(zhēn)研究📧,同時(shi)對三種阻(zǔ)流體對應(ying)的渦街流(liú)量計 進行(hang)數值仿真(zhēn),分析流量(liàng)計中應變(biàn)片對三種(zhong)阻流體流(liú)場壓力和(hé)速度的影(yǐng)響.結果表(biao)明，應變片(pian)改變👄了流(liú)場振蕩的(de)頻率,三角(jiǎo)形渦街流(liú)量計的壓(yā)力損🤟失最(zuì)小.
0引言
　　渦(wō)街是在一(yī)定條件下(xià)的定常流(liú)繞過阻流(liu)體時,物體(ti)♈兩側周❓期(qi)性地脫落(luò)出旋轉方(fang)向相反、排(pai)列規則的(de)雙列線渦(wo).渦流的産(chan)生使得阻(zu)流體兩側(cè)流體的瞬(shun)間速度和(hé)壓力不同(tong)🚶‍♀️，因此使阻(zu)流體發生(sheng)振動.渦街(jiē)流量計通(tōng)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(pín)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(fèn)别對圓柱(zhù)阻流體,正(zhèng)方阻流體(ti)🎯和三角⭐形(xing)⁉️阻流體三(sān)者進行數(shu)值模拟,并(bing)且對三種(zhong)阻流體💛對(duì)應的渦街(jie)流量計中(zhong)的壓電傳(chuán)感器片對(duì)流場的壓(yā)力、速度等(děng)參數的影(ying)響進⛱️行分(fen)析.
1數值模(mo)型
　　圖1所示(shì)方形渦街(jie)流量計的(de)計算流場(chang)圖，流場中(zhōng)繞流體中(zhōng)心💘距☀️流場(chang)入口距離(lí)設爲L=0.2m,.阻流(liú)體迎風寬(kuān)度設爲w=0.04m,流(liu)場‼️速度🌈設(shè)爲♊0.01m/s.
 

　　數值計(jì)算滿足質(zhi)量、動量、能(néng)量守恒方(fang)程,如方程(cheng)(1)、(2)和(3)所示.選(xuǎn)擇隐式非(fēi)穩态模型(xing)，采用有限(xian)體積法中(zhōng)的SIMPLEC(Semi-ImplicitMethodforPressure-LinkedEquationsConsistent)協調性(xìng)壓🐇力耦合(he)方程組的(de)半隐式，計(ji)算采用二(èr)階迎風格(ge)💞式。
 
2數值模(mo)型三種阻(zǔ)流體和對(duì)應流量計(jì)算結果及(ji)分析
　　本文(wen)針對圓形(xíng)、正方形和(hé)三角形三(sān)種阻流體(tǐ)分别進❤️行(háng)壓力和速(su)度的分析(xi),并對流場(chǎng)中中心線(xiàn)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(liú)體渦街場(chǎng)和渦街流(liu)量計流場(chang)總壓力分(fen)布雲圖.由(yóu)圖所示,圓(yuán)形阻流體(ti)後部流場(chǎng)中漩渦交(jiao)✂️替分布比(bi)較有規律(lü),渦街現象(xiang)明顯.對于(yú)正方形阻(zǔ)流體,距離(li)阻流體較(jiao)近時，仍能(néng)看到比較(jiào)明顯🌈的漩(xuán)渦分布，而(er)後漩渦逐(zhu)漸散開.對(dui)于三角形(xíng)阻流體,低(dī)壓漩渦形(xíng)狀比較圓(yuán)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(bú)同，圓柱沒(mei)有其固定(ding)分離點，整(zhěng)個半圓面(mian)都可以;正(zheng)方形的🌍分(fen)離點則會(hui)出現♍在前(qian)方尖點及(jí)附近邊或(huo)者後🛀🏻方尖(jiān)點及附近(jin)邊;三角形(xing)則有其固(gù)定分離點(dian)，主要集中(zhōng)在前方兩(liang)個尖點及(ji)📧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(tǐ)後的加入(ru),改變了流(liú)場中擾動(dòng)的頻率，三(sān)種不同💘流(liú)量計的流(liu)場中頻率(lü)均變低，這(zhè)是因爲液(yè)體在遇到(dao)金屬應變(biàn)片之前還(hai)未形成規(guī)則的漩渦(wō)，在金屬應(yīng)變片邊緣(yuán)發生剝離(li)，由于三種(zhǒng)阻流體的(de)剝離點影(yǐng)響,低壓場(chǎng)的範圍三(san)角形最大(da)，正方形次(cì)❄️之，圓形最(zuì)小。
 
　　由圖可(ke)以看出，阻(zǔ)流體前端(duan)的壓力保(bǎo)持恒定，而(ér)後在阻流(liú)體📐和應變(biàn)片之間流(liu)場，壓力急(ji)劇下降，形(xing)成局部低(dī)壓區.正方(fang)形渦街流(liú)量計壓力(li)變化應變(biàn)片的後端(duan)波動較✍️大(da)，圓形渦街(jiē)流量計次(ci)之,三角形(xing)渦街流量(liàng)計應變片(pian)後的壓力(li)變化比較(jiao)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(zhōng)心線速度(dù)分布,以流(liu)場左側人(ren)口🚩爲位置(zhì)初始點，橫(heng)坐标爲中(zhong)心線上各(ge)點到☎️初始(shǐ)點的距離(li)，縱坐标爲(wei)速度大小(xiao).由圖可以(yǐ)看出，初⚽始(shǐ)流速🏃🏻大小(xiao)相同，當遇(yu)到阻流體(ti)時，流速急(ji)速下降，在(zài)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(jiao)不同阻🥵流(liú)體,對于圓(yuan)㊙️形阻流體(tǐ)，阻🌈流體後(hòu)的流速發(fa)生周期振(zhen)蕩并有上(shang)🥵揚趨勢;對(dui)于正方形(xíng)阻流體,阻(zǔ)流體後的(de)流速發生(shēng)一定振蕩(dàng);對于三角(jiao)🈲形阻流體(tǐ)，阻流體後(hou)的流速振(zhen)蕩比較明(míng)🍓顯.這表明(ming)阻🌈流體在(zài)流場中引(yǐn)起的擾動(dong)比較大,使(shǐ)得阻流體(ti)後的速度(du)發生不規(gui)則振蕩.
 
　　圖(tu)4爲三種阻(zǔ)流體渦街(jie)流量計流(liú)場中心線(xian)速度分布(bu).在渦街流(liu)量計流場(chang)中,流速在(zài)阻流體前(qián)急劇下降(jiang),阻流體前(qián)後💚對應的(de)兩個位置(zhì)處爲速度(dù)駐點,并在(zài)應變片前(qian)部形成了(le)新的速度(du)駐點.與圖(tú)3相比，阻流(liu)體前流速(su)變化相同(tong)，由于應變(biàn)片的嵌🔞人(rén),後部的流(liu)速震蕩頻(pín)率變低,并(bìng)且渦街流(liu)量計流場(chang)的最大🐆速(su)度和平均(jun)速度要比(bi)對應的阻(zǔ)流體渦街(jie)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(chǎng)的一-半.對(dui)于正方形(xing)阻流體,應(yīng)變片後最(zuì)高速度的(de)位置從0.83m提(ti)前至0.7m處.對(duì)于三角形(xíng)阻流體,應(yīng)變片後的(de)流🏃🏻‍♂️速明顯(xiǎn)變得平滑(hua),尤其是從(cóng)0.4m開始,振蕩(dang)周期變大(da),同時速度(du)在0.65m處爲最(zuì)大值，随後(hòu)逐漸下降(jiang).
2.3三種阻流(liu)體壓力損(sǔn)失
　　表1所示(shi)爲不同阻(zǔ)流體壓力(li)損失計算(suàn)值,由表可(ke)以看👄出,相(xiàng)🍓同⭕條件下(xià),不同形狀(zhuang)的阻流體(ti)的流場中(zhōng),對應的壓(yā)力💚損失是(shi)不同的.圓(yuan)形阻流體(tǐ)所産生的(de)壓力損失(shī)最大,正方(fang)形次之，三(sān)角形阻流(liú)體的渦街(jie)場壓力損(sǔn)失🈲最小.比(bǐ)較🔞不同形(xing)狀阻流體(tǐ)流量計可(kě)以看到，圓(yuán)形阻流體(tǐ)流量計流(liu)場的壓力(lì)損失最大(da),三💃角形阻(zǔ)流體的壓(yā)力損失最(zuì)小.結果顯(xiǎn)示,壓力損(sǔn)失變化趨(qū)勢☔與三種(zhǒng)阻流體壓(yā)力損失變(bian)化相同,壓(ya)力應💔變片(piàn)的嵌人，隻(zhi)是🈲略微增(zeng)加了壓力(li)損失,并沒(méi)有改變三(san)種⭐阻流體(ti)壓力🏃損失(shī)之間的大(da)小對比關(guān)系.在三種(zhong)不同形狀(zhuàng)阻流體📧流(liú)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(tiáo)件下,圓形(xíng)繞流體仿(páng)真場可以(yi)得到規律(lǜ)的渦街現(xiàn)象.不同形(xíng)狀阻流體(tǐ)的分離點(diǎn)不同,圓柱(zhu)👣沒有其固(gu)定分🌏離點(dian),整個半圓(yuan)面都可以(yi);正方形的(de)分離點則(ze)會出🧑🏾‍🤝‍🧑🏼現在(zài)前方尖點(dian)及附近❄️或(huò)者後方尖(jian)點及附近(jin);三角形則(zé)有其固定(ding)分離點,主(zhu)要集中在(zai)前方兩個(ge)尖點及其(qí)附近的邊(bian)上;
(2)渦街流(liu)量計的阻(zǔ)流體和傳(chuán)感器應變(bian)片之間會(hui)形成一片(pian)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(ying)的阻流體(ti)渦街場小(xiǎo);
(3)三種不同(tong)渦街流量(liàng)計的振蕩(dàng)頻率要低(di)于對應的(de)渦街場⛷️,比(bi)較不同形(xíng)狀阻流體(tǐ)渦街流量(liang)計，三角形(xíng)渦街流量(liang)🈚計的壓力(li)損失爲最(zui)小.

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