卡门涡街(卡门涡街形成条件)

heike2022-06-17247

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卡门涡街是什么?

卡门涡街是流体力学中重要的现象,在自然界中常可遇到,在一定条件下的定常来流绕过某些物体时,物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡,经过非线性作用后,形成卡门涡街。如水流过桥墩,风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。

1911年,德国科学家T.von卡门从空气动力学的观点找到了这种涡旋稳定性的理论根据。对圆柱绕流,涡街的每个单涡的频率f与绕流速度v成正比,与圆柱体直径d成反比,即f=Sr(v/d)。Sr是斯特劳哈尔数,它主要与雷诺数有关。当雷诺数为300~3×10^5时,Sr近似于常数值(0.21);当雷诺数为3×10^5~3×10^6时,有规则的涡街便不再存在;当雷诺数大于3×10^6时,卡门涡街又会自动出现,这时Sr约为0.27。出现涡街时,流体对物体会产生一个周期性的交变横向作用力。如果力的频率与物体的固有频率相接近,就会引起共振,甚至使物体损坏。这种涡街曾使潜水艇的潜望镜失去观察能力,海峡大桥受到毁坏,锅炉的空气预热器管箱发生振动和破裂。但是利用卡门涡街的这种周期的、交替变化的性质,可制成卡门涡街流量计,通过测量涡流的脱落频率来确定流体的速度或流量。

有谁能告诉我,涡街流量计的原理结构 啊

所有的涡街流量计都是基于卡门涡街原理,卡门涡街是美籍匈牙利科学家冯·卡门在1911年观察到并研究的现象:当流体绕过非流体线形物体时,物体尾流左右双侧产生的成对的、交替排列的、扭转方向相反的反对称涡旋。这种漩涡的产生具有周期的、交替变化的性质,变化频率与流体速度成正比,这即是卡门涡街现象。涡街流量计即是利用这种现象的性质,通过测量涡流的脱落频率确定流体的速度或流量而支撑的流量计。

了解了涡街流量计原理后,还应该晓得如何用好涡街流量计。

选好涡街流量计后,第一个要面对的即是涡街流量计的安装问题。那么安装时都有哪些需要注意呢?

(1)流量计应水平或垂直安装在与工程通经相对应的管道上。由于涡街流量计的特性,要实现准确测量,必须注意保证慢管测量,因此在水平管道上的涡街流量计一般应选定安装在管道的非常低处,垂直管道时,流体的流向应自上而下。

(2)当涡街流量计用作流量调节时,应特别注意将流量调节阀安装在流量计后面,否则小流量时容易出现射流,出现流量调节时停止流量与阀门开度成反比的现象。

(3)涡街流量计对前后直管要求非常苛刻,流量计上游要保障有10到40倍管道直径,下游不小于5倍管道直径。上游直管长度由上游有无直角弯、扩大或缩径管而定。特别要注意的是,在满足要求的情况下,流量计应尽量选定安装在前后直管段尽量大的管道位置处。

(4)测量温度和压力的取温\取压点应设置在涡街流量计出口5倍口径意外。

(5)涡街流量计安装时要尽量避免强烈震动、工频干扰信号,如果无法避免这些情况,应当采取减震、屏蔽等措施尽量减小干扰。

(6)在高温管道中,涡街流量计必须垂直向下安装。

安装实现以后,涡街流量计应该如何维护呢?

涡街流量计无可动部件,所以在正常使用情况下,维护的工作量较少。日常维护的使命是:查看仪表指示累积是否正常;查看仪表供电是否正常;查看仪表体连接件是否损坏和腐蚀;查看仪表外线路有无损坏及腐蚀;查看表体与工艺管道连接处有无泄漏;查看仪表电器接线盒及电子元件盒密封是否良好等。

当被测介质较脏或易结垢时,应定期清洗流量计内壁,清洗时应保护好旋涡发生体及检测探头,注意不要碰伤其表面与棱角。检测放大器外壳端盖在接线调试后应适度旋紧,以保证其密封性。在进行维护检查时不得将液体及杂物留于壳内。

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什么是“卡门涡街”?

1908年,冯·卡门获得博士学位。之后,去巴黎考察。不久,普朗特来信,请他去哥廷根大学做助手。他愉快地接受了邀请,开始了他航空科学家的生涯。当时,普朗特正在从事流体边界层分离现象的研究。冯·卡门到哥廷根大学后,对这一现象非常重视。判明流体在圆柱后面形成的两排交叉的涡旋是稳定的。他就此写了两篇出色的论文。由于有人把这一现象戏称为“卡门涡街”。这一发现成为流体力学中的一次重大发现。

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卡门涡街

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