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雙鈍體組合渦街流量計振動頻率試驗研究 |
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| 發(fā)布日期：2023-05-17 點擊：794次 |
雙鈍體組合渦街流量計試驗分為兩個部分，1一雙鈍體組合渦街振動頻率試驗;2一雙鈍體組合方式對渦街強(qiáng)度的影響。試驗傳感器如圖1所示對稱于后鈍體安裝。試驗表體直徑為50mm。
典型的渦街脈動信號如圖3所示。從信號的時域信號可以看出。對稱于后鈍體兩側(cè)渦街的脈動是反相的，并有明顯的周期性，其功率譜的頻率分布很廣并有一個明顯的峰值，該峰值處頻率和時域信號的主波動是頻率是相同的。定義功率譜中該峰值處的頻率為渦街的主頻。下面所討論的渦街頻率指的就是渦街的主頻。
1．雙鈍體組合渦街振動頻率試驗研究
對于單鈍體渦街，在臨界雷諾數(shù)之上斯特勞哈爾數(shù)是恒定的，這是單鈍體渦街流量計的測量基礎(chǔ)。雙鈍體渦街是否存在同樣的規(guī)律是雙鈍體渦街流量計的關(guān)鍵。本部分的試驗研究是為尋找當(dāng)旋渦發(fā)生體是兩個三角形時渦街的斯特勞哈爾數(shù)是否發(fā)生變化。本部分的另一個目的是研究鈍體的平行組合對渦街斯特勞哈爾數(shù)的影響。
試驗所用雙鈍體組合圖1所示，圖中的前后.鈍體的互相平行的，鈍體的組合方式是指兩個鈍體之間的距離不同情況的組合。
試驗的設(shè)計是對相同的鈍體組合在不同的流量情況下進(jìn)行試驗。以得到不同組合下不同流量的測量數(shù)據(jù)。試驗的采用數(shù)據(jù)如表所示。
流量的選取不少于5個點，并通過流量不完全相同的選取來達(dá)到覆蓋較多流量范圍的目的。圖4a為試驗所得的各組雙鈍體和單鈍體斯特勞哈爾數(shù);圖4b是流量和渦街頻率的關(guān)系曲線:圖4c為各組雙鈍體和單鈍體斯特勞哈爾數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線。
從圖4a和圖4b中可以得出如下結(jié)論。
雙鈍體的斯特勞哈爾數(shù)比單鈍體斯特勞哈爾數(shù)大，不同組合雙鈍體的斯特勞哈爾數(shù)是不相同.的。不同的雙鈍體組合的斯特勞哈爾數(shù)的波動不相
同的，其斯特勞哈爾數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差如圖4c所示。從圖4c中可以知道，雙鈍體的斯特勞哈爾數(shù)波動是比較大的，在L=50~46mm之間偏差與單鈍體偏差相當(dāng)。
由4b圖，該曲線的線性度與斯特勞哈爾數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差相對應(yīng)，當(dāng)L=50~46mm時雙鈍體流量--頻率曲線的線性度較好。
綜上所述，對于雙鈍體渦街流量計從測量的線性范圍角度考慮應(yīng)選擇L=50~46mm之間的組合方式。
2．雙鈍體組合方式對渦街強(qiáng)度的影響
上面得出雙鈍體流量計最佳線性范圍條件。流量計的另-一個重要的問題是渦街強(qiáng)度，其直接影響測:量信號的信噪比。其對降低量程下限有重要的意義。
為研究雙鈍體組合對渦街強(qiáng)度的影響。設(shè)計了如下試驗。試驗裝置如圖1所示;通過改變距離L對鈍體進(jìn)行組合并對該組鈍體在不同流量下進(jìn)行試驗。試驗所使用的流量是220.5m3/h,178.3m'/h,111.7m3/h,66.6m3/h等4組。使用的鈍體組合有L=60mm,55mm，54mm，51mm，49mm,47mm,45mm,43mm,41mm,39mm,37mm,35mm，33mm,32mm，29mm等15個組合。
進(jìn)行強(qiáng)度比較之前，需要對渦街的信號特點進(jìn)行分析并定出可以度量強(qiáng)度的量。如圖3渦街信號是周期性的但其波動的幅值不等，故渦街的強(qiáng)度需要從統(tǒng)計.上進(jìn)行比較。試驗中制定的渦街強(qiáng)度的統(tǒng)計量為.
這里`y表示的是脈動壓力信號平均的波動幅值，通過換算可得到渦街的平均脈動強(qiáng)度。以后的所有有關(guān)強(qiáng)度比較都是以`y為的度量。
圖5a是試驗得到渦街的程度在不同組合在不同流量下的比較曲線，圖上的P0是通過`y換算而.來的，可以認(rèn)為是渦街的平均脈動強(qiáng)度。
圖5b是不同流量下的渦街平均脈動強(qiáng)度最大的放大倍數(shù)，這時定義
從不同組合在不同流量渦街強(qiáng)度比較曲線可以得到以下結(jié)論:
雙鈍體對渦街的強(qiáng)度有加強(qiáng)的作用。在不同的流量下雙鈍體對渦街的加強(qiáng)程度是不一樣的如圖6a所示。從qv---β可以知道在不同流量下渦街平均強(qiáng)度最大的放大倍數(shù)是不相同的，β在qv=130m3/h時達(dá)到最大。
P0隨L非線性變化，在L=45~54mm之間P0梯度很小，即在該區(qū)域內(nèi)L的變化對渦街強(qiáng)度的影響不顯著。
渦街的強(qiáng)度有一個峰值區(qū)域。當(dāng)偏離這個區(qū)域后渦街流量計的強(qiáng)度發(fā)生明顯的衰減。該峰值區(qū)域與較小P0梯度區(qū)域重合。
相同流量下，雙鈍體渦街強(qiáng)度始終比單鈍體渦街大。在流量不變情況下，當(dāng)雙鈍體渦街強(qiáng)度接近單鈍體渦街強(qiáng)度時，微小的L變化會導(dǎo)致雙鈍體卡門渦街現(xiàn)象的消失，即存在一個產(chǎn)生雙鈍體卡門渦街的臨界距離Le，且Le與流量有關(guān)，在Le處雙鈍體渦街強(qiáng)度和單鈍體渦街強(qiáng)度相等。當(dāng)L<Le該流量下雙鈍體卡]渦街現(xiàn)象將消失。但Le是否與尺度相關(guān)需要進(jìn)一-步的研究。同樣隨L不斷增長是否也存在一個臨界距離也需要進(jìn)一步研究。
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