涡街流量计原理

　　在均匀流动的流体中，垂直地插入一个具有非流线型截面的柱体，称为漩涡发生体，其形状有圆柱、三角柱、矩形柱、T形柱等，在该漩涡发生体两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡，并随着流体流动，在下游形成两列不对称的漩涡列，称之为“卡门涡街”，如图1所示。涡街并非总是稳定的，冯·卡门在理论上证明，当两列漩涡之间的距离h和同列中相邻漩涡的间距L满足关系h／L=0．281时，涡街才是稳定的。实验已经证明，在一定的雷诺数范围内，每一列漩涡产生的频率f与漩涡发生体的形状和流体流速u有确定的关系

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）

　　式中，d为漩涡发生体的特征尺寸；S_t为称为斯特罗哈尔数。S_t与漩涡发生体形状及流体雷诺数有关，但在雷诺数500～150 000的范围内，S_t值基本不变，对于圆柱体S_t＝0.21，三角柱体S_t=0.16，工业上测量的流体雷诺数几乎都不超过上述范围。式（1）表明漩涡产生的频率仅决定于流体的流速u和漩涡发生体的特征尺寸，而与流体的物理参数如温度、压力、密度、粘度及组成成分无关。

图1　圆柱漩涡发生器

　　当漩涡发生体的形状和尺寸确定后，可以通过测量漩涡产生频率来测量流体的流量。假设漩涡发生体为圆柱体，直径为d，管道内径为D，流体的平均流速为u，在漩涡发生体处的流通截面积

　　　　　　　（2）

　　当d／D<0.3时，可近似为

　　　　　　　　　　　　　　　　 　（3）

　　则其流量方程式为

　　　　　　　　　　　　 （4）

　　从流量方程式可知，体积流量与频率成线性关系。