机理种是近壁处的相临万方数据中国计量学院硕士学位论文涡形成较大的压力梯度导致二次涡产生，另种是由下游分离点混合层处流体的剪切和卷吸作用引起的。应用可视化实验方法分析梯形柱后的涡街动态特性，测量了尾迹流体速度，发现钝体后不同位置的速度波动幅值不同，速度呈先增加再衰减的变化规律。董双岭等用场的观点和拉格朗日观点分别分析了同时刻的流场特点和不同时刻的流动过程，从涡结构的角度解释了钝体绕流尾迹中速度随时间的变化规律。钝体绕流现象较为复杂，涡街形成过程受多种因素的影响，要取得突破性的进展仍需深入研究。目前随着计算流体力学技术的发展，通过数值仿真方法对流场进行研究是近年来研究热点之，在改善涡街发生体形状方面做了很多有益的研究。涡街发生体研究现状涡街发生体的主要功能是在流场中迫使流体在发生体附近分离，产生旋涡流，其另个功能是与检测元件配合，提供合理的安装位置，便于信号检测。发生体形状设计目前没有严密的理论和系统的计算方法，国内外生产厂家所用的发生体形状和尺寸大都是以实验为依据。发生体形状和结构上的微小变化会影响旋涡的形成和脱落特性，进而影响涡街流量计的计量性能。大量研究证明，涡街发生体结构上应满足以下基本要求。具有较陡的截面形状，这是促使旋涡分离的条件柱体形状均匀，轴线方向所有的截面形状应是相同均匀对称的柱体两侧有较尖锐的棱边，控制旋涡同步分离，产生较强的旋涡，并保证旋涡分离点不随雷诺数的变化而变化结构尽量简单，便于加工。由于钝体绕流是种复杂的流动现象，外界条件和流体本身的扰动都对涡街信号产生影响，低流速涡街强度弱和抗噪声能力弱等问题急需解决。因此优化旋涡发生体形状，使之产生稳定且强烈的旋涡吸引了研究人员的关注，他们在单钝体和多钝体设计方面进行了许多有益的探索，为准确测量流量提供了新的解决方法。单钝体研究现状在早期的研究中，单发生体因其几何形状简单，易于加工而成为涡街流量计最基本且采用最多的柱体，单发生体的基本形状有三角柱圆柱方柱梯万方数据中国计量学院硕士学位论文形柱等，其他形状皆为这些基本形状的变形。早期，多数生产厂家将圆柱作为发生体，但存在着旋涡分离不稳定测量准确度不高等问题，通过实验发现圆柱的旋涡分离点在较宽的雷诺数范围内不固定，斯特劳哈尔数线性度低，而理想的发生体应有锐边且旋涡在锐边处分离，这限制了圆柱在涡街流量计中的应用。梯形柱满足了涡街发生体的设计要求，并且日本工业标准将梯形柱确定为标准发生体，在这之前该发生体已被日本德国等公司采用，我国大多数公司也将梯形柱应用于涡街流量计，说明梯形柱已具有较强的普遍性。该发生体如图所示，若管道直径为，发生体宽度，发生体在流动方向上全长，发生体侧面平行棱边长度，横截面顶角，发生体基座直径，标准发生体的斯特劳哈尔数为。图标准发生体孙志强，等对梯形柱绕流流场进行了三维模拟，描绘了涡街的产生和脱落过程，它产生的旋涡分离点固定，涡街信号既强烈又稳定。着重分析了壁面压力随旋涡脱落的演化过程，结果表明，越靠近发生体，静压波动越明显且幅度越大，该研究为涡街流量计中发生体的结构设计提供了参考。尽管梯形柱得到了广泛的应用，但研究者对涡街发生体的研究没有停止，研究了多种锐边结构的钝体，如三角柱梯形柱形柱，指出形柱是最合适的发生体，其结构如图。指出形柱的平板形尾部对稳定旋涡起了关键作用，可提高信号的稳定性，在延伸段长度为倍发生体迎流面宽度时，信号线性度最好。贾云飞，等运用ε湍流模型模拟流体流过梯形柱后产生的卡门涡街和压力场分布特性，得到最佳检测点位置为距钝体尾部的轴线位置处，并与形柱对比，发现形柱生成的涡街信号优于梯万方数据中国计量学院硕士学位论文形柱。图形柱结构对不同棱柱结构进行了仿真研究，研究不同棱柱后段面与前段面宽度比值对旋涡脱落频率以及阻力系数的影响，认为旋涡频率在范围内存在最大值，并得出阻力系数随增大单调递增的结论，如图。图不同宽度比棱柱利用大涡模拟，显示了不同边长比下三维非定常矩形柱绕流，发现斯特劳哈尔数随边长比的增加而增大，并在之间出现间断，压力系数剪切力和湍流动能则随之降低。提出在涡街流量计中应用对称环状发生体，可产生环状旋涡且涡线闭合不会向管壁延伸，可避免旋涡受到壁面影响，其生成的涡街信号具有较高的信噪比。等用管壁差压测量方法，研究了发生体形状压电传感器位置及安装方式对流量测量的影响，发生体形状包括圆柱矩形柱梯形柱及轴对称的环状和锥状发生体，发现在信号强度高和斯特劳哈尔数线性度好两方面梯形柱是最合适的发生体。朱徐立对三角柱发生体进行改造，将三角柱两侧边设计成内凹的圆弧状，与三角柱相比，改造后的发生体形成的旋涡曲率更大，在较大雷诺数范围内可产生较强的涡街信号，更有利于传感器探头对信号的捕捉和测量。，通过风洞实验，对带有延伸段的圆柱半圆柱半椭圆矩形柱等涡街特性进行研究，通过改变延伸段的长度分析斯特劳哈尔数及信号稳万方数据中国计量学院硕士学位论文定性，发现斯特劳哈尔数随延伸段长度增加而减小，而发生体形状对其影响较小，如图所示。图带有延伸段的涡街发生体模型将超声波检测方法应用于涡街流量计，对三角柱梯形柱倒三角柱发生体进行仿真与实验研究，二者结构上微小的变化对信号检测产生显著的影响，梯形发生体存在二次涡现象，信号处理过程中二次涡的干扰给涡街频率检测增加了难度，认为三角柱更适合应用于涡街流量计。对三角形与圆形组合成的新型发生体形柱和形发生体进行仿真，新型的发生体后部没有锐边，可避免二次涡产生，该发生体涡街频率与流速线性度最好，斯特劳哈尔数在定雷诺数范围内为常数，如图。图斯特劳哈尔数与雷诺数关系图姚育成等在高雷诺数下，利用流函数涡量法对半圆半椭圆的拼接体绕流流场的气动力特性流动结构和涡的演化进行了数值模拟，结果与实验值吻合，验证了数值模拟过程的可行性。双多钝体研究现状为了进步提高涡街信号强度和旋涡脱落稳定性，降低仪表的下限雷诺数和阻力系数，些学者选用些不同形状的柱体进行组合排列，对发生体的尺寸和距离进行合理搭配，通过多种研究方法取得了较好的成果。万方数据中国计量学院硕士学位论文廖俊分别通过实验和数值模拟方法研究了不同排列方式双圆柱绕流的流动状态，计算了双圆柱在并列级列情况下的各种流动结构，涡街的变化及柱体受力情况。结果表明后柱受到作用力较大，容易引起柱体结构的损伤。张平潘岚提出以双钝体组合强化流体振动，来降低涡街流量计的计量下限，实验结果也表明双钝体组合能达到强化流体振动和提高流量计信噪比的目的。杨军，通过改变发生迎流面宽度及前后发生体的距离，实验研究了九种不同尺寸三角柱组合，认为发生体之间距离，迎流面宽度为的钝体组合得到的仪表线性度最好，压力损失也较低，但双发生体在流量计量范围方面有定的限制。随后，对双三角柱的间距进行了大量的实验，获取双三角柱之间最优距离，有效提高了涡街信号信噪比，降低流量测量下限。介绍了单矩形柱不同宽度矩形柱组合及矩形柱与三角柱组合体的旋涡脱落过程，发现两个柱体组合而成的旋涡发生体产生的旋涡信号强度和稳定性要强于单柱体，其中矩形柱与三角柱组合被认为产生的涡街信号质量最好，发生体如图所示。流动方向图不同钝体组合实验研究了梯形柱带狭缝圆柱以及三角柱和半圆组合结构发生体。如图，与梯形柱相比，带狭缝圆柱的压力损失可减小，并认为狭缝宽度与圆柱直径之比，阻流比在范围的发生体是最优的。之后和对这新型发生体进行了优化与测试，将狭缝形容为信息通道，旋涡信息可以从狭缝的侧传到另侧，从而在定狭缝范围内有效增强旋涡强度。万方数据硕士学位论文带狭缝圆柱钝体流量测量特性研究作者王慧导师黄咏梅教授学科测试计量技术及仪器中国计量学院二〇四年三月万方数据，万方数据中图分类号学校代码密级公开硕士学位论文带狭缝圆柱钝体流量测量特性研究作者王慧导师黄咏梅教授申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业测试计量技术及仪器研究方向热工计量检测与控制技术二〇四年三月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明学位论文作者签名导师签名签字日期年月日签字日期年月日万方数据致谢本论文的撰写工作是在我的导师黄咏梅老师的悉心指导下完成的，从课题的选择到论文的最终完成，黄老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓思路，热忱鼓励，常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又村”的感觉。黄老师不仅在学业上给我精心指导，同时在思想生活上给我以无微不至的关怀。黄老师丝不苟的作风，严谨求实的态度令我十分钦佩，是我以后学习和工作的榜样。在此衷心感谢黄老师两年多来对我的关心和指导，同时对黄老师无微不至的关怀表示我最大的敬意，祝她身体健康工作顺利家庭幸福和睦。在课题的开展和实验的进行过程中，孙斌老师林敏老师给予了很多有益的帮助，在这里对他们表示衷心的感谢。感谢师兄姚浚浚在实验方面给我耐心的指导。感谢师弟丁君鸿不辞辛苦的陪我起做实验，及时与我分享他对实验和装置的看法。感谢宫通胜同学在电路设计方面给予的帮助。感谢研究生期间实验室的朋友们和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，我们在起携手渡过了愉快而艰难的研究生生活。感谢我的爸爸妈妈，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。你们的支持与理解成为我能顺利完成学业的坚强后盾，使我满怀信心的迎接所有挑战。最后，衷心地感谢百忙之中抽出时间审阅本论文的专家，谢谢你们的宝贵意见。王慧年月万方数据带狭缝圆柱钝体流量测量特性研究摘要涡街流量计是基于钝体绕流现象的流量计，广泛应用于气体液体和蒸汽的流量测量。钝体绕流现象比较复杂，受到诸如钝体结