摘要:基于(yu)渦街理論(lun),分别對圓(yuan)形阻流體(ti)、正方形阻(zǔ)流體和三(sān)角形阻流(liú)體所形成(cheng)的渦街場(chǎng)進行仿真(zhen)研究,同時(shi)對三種阻(zǔ)流體對應(yīng)的渦街流(liu)量計 進行(háng)數值仿真(zhēn),分析流量(liang)計中應變(bian)片對三種(zhong)阻流體🐇流(liú)場壓力和(hé)速度的影(ying)響.結果表(biǎo)明，應變片(piàn)改變了流(liú)場振蕩的(de)💁頻率❗,三角(jiao)形渦街流(liú)量計的壓(yā)力損☁️失最(zui)小.
0引言
　　渦(wo)街是在一(yi)定條件下(xia)的定常流(liú)繞過阻流(liu)體時,物體(tǐ)兩側周期(qi)性地脫落(luo)出旋轉方(fāng)向相反、排(pái)列規則🌈的(de)雙列線🍓渦(wo).渦流的産(chan)生🌐使得阻(zǔ)流體兩側(cè)流體的瞬(shun)間速度和(hé)壓力不同(tong)⛷️，因此使阻(zǔ)流體發生(shēng)振動.渦街(jiē)流量計♋通(tōng)過嵌人到(dao)流體中的(de)漩渦發生(sheng)體得到👈産(chan)生的交替(ti)漩渦的頻(pin)率👉,通過頻(pin)率與流速(sù)成正比的(de)關系來測(cè)量流速.
　　本(běn)文基于渦(wo)街理論,分(fen)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(zhǒng)阻流體對(duì)應💛的渦街(jiē)流量計中(zhōng)的壓電傳(chuan)感器片對(duì)流場的壓(ya)力、速度等(deng)參數的📞影(yǐng)響進行分(fèn)析.
1數值模(mo)型
　　圖1所示(shì)方形渦街(jiē)流量計的(de)計算流場(chang)圖，流場中(zhong)繞流體📱中(zhong)心距流場(chang)入口距離(li)設爲L=0.2m,.阻流(liú)體迎風寬(kuān)度設爲w=0.04m,流(liú)場速度設(shè)爲0.01m/s.
 

　　數值計(ji)算滿足質(zhì)量、動量、能(neng)量守恒方(fāng)程,如方程(cheng)(1)、(2)和(3)所示.選(xuan)擇隐式非(fei)穩态模型(xing)，采用有限(xiàn)體積法中(zhōng)的SIMPLEC(Semi-ImplicitMethodforPressure-LinkedEquationsConsistent)協調性(xìng)壓力耦合(hé)方程組的(de)半隐式，計(jì)算采用二(èr)階迎風格(gé)式。
 
2數值模(mo)型三種阻(zǔ)流體和對(dui)應流量計(ji)算結果及(ji)分析
　　本文(wén)針對圓形(xíng)、正方形和(hé)三角形三(san)種阻流體(tǐ)分别進行(háng)🔞壓力和速(sù)度的分析(xi),并對流場(chang)中中心線(xian)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(chang)和渦街流(liu)量計流場(chǎng)總壓力分(fen)布雲圖.由(you)圖所示,圓(yuán)形阻流體(tǐ)後部流場(chǎng)中漩😄渦交(jiao)替分布比(bǐ)較有規律(lü),渦街現象(xiang)明顯.對于(yú)正方形阻(zu)流體,距離(lí)阻流體✌️較(jiào)近時，仍能(neng)看到比較(jiào)明顯的漩(xuán)渦分布，而(ér)後漩渦逐(zhú)漸散開.對(duì)于三😘角形(xing)阻流🔞體,低(dī)壓漩渦形(xíng)狀比較圓(yuán)整，漩渦分(fèn)布比正方(fang)形阻🌈流體(ti)規則.另🔱外(wài)，不同形狀(zhuang)阻流體的(de)分離點不(bu)同，圓柱沒(mei)有其固定(dìng)分離點，整(zheng)個半圓面(miàn)🚩都可以;正(zheng)方形的分(fen)離點則會(hui)出現在前(qián)方尖點及(ji)附近👌邊或(huò)者後方尖(jiān)點及附近(jin)邊;三角形(xing)則有其固(gù)定分離點(diǎn)，主要♈集中(zhōng)在前方兩(liang)個😄尖點及(ji)其附近的(de)邊上.對于(yú)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(dong)的頻率，三(sān)種不同流(liu)量計的流(liu)場中頻率(lü)均變❓低，這(zhè)是因爲液(ye)體在遇到(dao)金屬應變(biàn)片之🏃🏻‍♂️前還(hái)未形成規(gui)則的🏃🏻‍♂️漩渦(wo)，在金屬應(ying)🐪變片邊緣(yuán)發生剝離(lí)，由于三種(zhong)阻流⭐體的(de)剝離點影(yǐng)響,低壓場(chǎng)的範圍三(san)角形最❓大(dà)，正方形次(cì)之，圓形最(zuì)小。
 
　　由圖可(ke)以看出，阻(zu)流體前端(duan)的壓力保(bǎo)持恒定，而(ér)後在阻流(liu)🐉體和應變(bian)片之間流(liú)場，壓力急(ji)劇下降，形(xíng)成☁️局部低(di)壓區.正方(fāng)形渦街流(liú)量計壓力(li)變化應變(bian)片的後端(duan)🐉波動較大(da)，圓形✉️渦街(jiē)流量計次(cì)之,三角形(xíng)渦街流量(liàng)計應變片(piàn)後的壓力(lì)變化比較(jiao)平穩。
2.2三種(zhong)阻流體流(liu)場中心線(xiàn)速度分析(xi)
　　圖3爲三種(zhong)阻流體渦(wo)街流場中(zhōng)心線速度(dù)分布,以流(liú)場左⛱️側人(rén)口爲位置(zhì)初始點，橫(heng)坐标爲中(zhong)心線上各(gè)點到初始(shi)點的距離(li)，縱坐标爲(wei)速度大小(xiao).由圖可以(yi)看出，初始(shǐ)流速大小(xiao)相同，當遇(yù)📱到阻流體(ti)時，流速急(jí)速下降，在(zai)阻流體中(zhōng)心點0.2m前後(hòu)對應的兩(liǎng)個位置處(chu)👨‍❤️‍👨速度降爲(wei)0,形成速度(du)駐點.比較(jiao)不同阻流(liú)體,對于圓(yuán)形阻流體(tǐ)，阻流體後(hòu)的流速發(fā)生周期振(zhèn)蕩并有上(shàng)㊙️揚趨勢;對(dui)于正方形(xing)阻流體,阻(zu)流體後的(de)流速發生(sheng)一定振蕩(dàng);對于三角(jiǎo)形阻流體(ti)，阻流體後(hòu)的流速振(zhen)蕩比較明(ming)顯.這表明(ming)阻流體在(zai)流場中引(yin)起的擾動(dòng)比較大,使(shǐ)得阻流體(ti)後的速度(dù)發生不規(gui)則振蕩.
 
　　圖(tu)4爲三種阻(zu)流體渦街(jie)流量計流(liú)場中心線(xiàn)速度分布(bu).在渦街流(liú)量計流場(chǎng)中,流速在(zài)阻流體前(qián)急劇下降(jiàng),阻流體前(qian)後對應🈲的(de)兩個位置(zhì)處爲速度(du)駐點,并在(zài)應變片前(qian)部形成了(le)新的速度(dù)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(ren),後部的📧流(liu)速震蕩頻(pin)率變低,并(bing)且🔴渦街流(liú)量計流場(chǎng)的最大速(sù)度和平均(jun)速❗度要比(bǐ)對應的㊙️阻(zǔ)流體渦街(jiē)場小對于(yú)圓形阻流(liú)體流量計(ji)流場，應變(bian)片後部的(de)速度振蕩(dàng)頻率約爲(wei)渦街流📱場(chang)的一-半.對(duì)于正方形(xíng)阻流體,應(yīng)變片後最(zui)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(xian)變得平滑(huá),尤其是從(cong)0.4m開始,振蕩(dàng)周期變大(da),同時速度(dù)在0.65m處爲最(zui)大值，随後(hòu)逐漸下降(jiàng).
2.3三種阻流(liu)體壓力損(sun)失
　　表1所示(shì)爲不同阻(zǔ)流體壓力(lì)損失計算(suan)值,由表可(ke)以看出✏️,相(xiang)同條👈件下(xia),不同形狀(zhuàng)的阻流體(ti)的流場中(zhong),對應的壓(ya)力損失是(shì)不同的.圓(yuán)形阻流體(tǐ)所産生的(de)壓力損失(shi)最大,正方(fāng)形次之，三(san)角形阻流(liú)🐉體的渦街(jiē)場壓力損(sǔn)失最小.比(bǐ)較不同形(xíng)狀阻流體(ti)流量計可(kě)以看到，圓(yuán)形阻流體(tǐ)流量計流(liu)場的壓力(li)損失最大(dà),三角形阻(zu)流體的壓(yā)力損失最(zuì)小.結果顯(xiǎn)示,壓力損(sun)失變化趨(qu)勢與三種(zhong)阻流體壓(ya)力損失變(biàn)化相同,壓(yā)力應變片(piàn)的嵌人，隻(zhi)是✍️略微增(zeng)加了壓力(lì)損失,并沒(méi)有改變三(san)種阻流體(ti)壓力損失(shi)之間的大(dà)小對比關(guān)系.在三種(zhong)不同形狀(zhuang)阻流體流(liu)量計中,三(san)角形渦街(jie)流量計的(de)壓力損失(shi)最小。
 
3結論(lùn)
(1)在相同條(tiao)件下,圓形(xíng)繞流體仿(páng)真場可以(yi)得到規律(lü)的渦街現(xiàn)🎯象.不同形(xíng)狀阻流體(ti)的分離點(dian)不同,圓柱(zhù)沒有其固(gù)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(huo)者後方尖(jian)點及附近(jin)🏃🏻‍♂️;三角形則(ze)有其固定(ding)🐪分離點,主(zhǔ)✉️要集中在(zài)前方兩個(gè)尖點及其(qi)附近的邊(bian)上;
(2)渦街流(liu)量計的阻(zǔ)流體和傳(chuan)感器應變(biàn)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(yīng)的阻流體(tǐ)渦街場小(xiao);
(3)三種不同(tóng)渦街流量(liang)計的振蕩(dang)頻率要低(di)于對應的(de)📧渦街❌場,比(bǐ)較不同形(xíng)狀阻流體(tǐ)渦街流量(liang)計，三角形(xing)渦街💛流量(liang)計的壓力(li)損失爲最(zui)小.

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