不同截流下BURKERT流量計(jì)的流動特性
    BURKERT流量計(jì)對于渦街流量計(jì)的旋渦發(fā)生體的仿真研究主要集中在形狀和尺寸上，但在現(xiàn)場復(fù)雜工況環(huán)境的情況下，發(fā)生體的位置并不是固定不變的，會存在安裝偏差。為了很好的分析發(fā)生體安裝偏差帶來的信號強(qiáng)度發(fā)生變化的問題，確定不影響信號強(qiáng)度的大偏差角度，采用三角柱型發(fā)生體，在Ansys+Workbench＋FLUENT數(shù)值仿真軟件平臺環(huán)境下，根據(jù)渦街流量計(jì)的實(shí)際物理結(jié)構(gòu)尺寸建立仿真模型，并對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分、求解，將仿真得到的升、阻力頻率相比較，得出阻力頻率正好是升力頻率的2倍，表明可以利用FLUENT軟件對渦街流量計(jì)進(jìn)行三維流場數(shù)值仿真。后利用FLUENT軟件，通過改變管截面與截流面的夾角，在低、中、高速流速下，對其進(jìn)行取壓，將得到的信號強(qiáng)度和頻譜分布進(jìn)行比較分析，得出夾角與信號強(qiáng)度的關(guān)系：夾角在1°～7°范圍，對信號強(qiáng)度的影響不大，超過7°以后影響變大。
    BURKERT流量計(jì)數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)計(jì)算流體力學(xué)（cmputational fluid dynamics,CFD）也隨之而生。
    它是對純理論和純實(shí)驗(yàn)方法很好的促進(jìn)和補(bǔ)充。ＣＦＤ作為門新興學(xué)科，它力求通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)替代實(shí)物實(shí)驗(yàn)，采用虛擬流場來模擬真實(shí)流場內(nèi)部的流體流動情況，從而使得實(shí)驗(yàn)研究更加方便，研究場景更加豐富可編程［2－5］。
    FLUENT軟件提供了多種基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的復(fù)雜物理模型，并針對不同物理問題的流動特點(diǎn)創(chuàng)建出不同的數(shù)值解法［6］。用戶可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇，以便在計(jì)算速度、穩(wěn)定性和精度等方面達(dá)到提高設(shè)計(jì)效率。
    關(guān)于渦街流量計(jì)的發(fā)生體數(shù)值模擬研究，主要集中在渦街發(fā)生體形狀和尺寸上［7－10］。Ｙａｍａｓａｋｉ指出發(fā)生體的形狀與幾何參數(shù)和渦街流量計(jì)的流量特性（儀表系數(shù)、線性度、重復(fù)性、測量范圍）與阻力特性存在相當(dāng)大的關(guān)聯(lián)關(guān)系。Ｓ．Ｃ．Ｌｕｏ等人研究旋渦發(fā)生體尾緣形狀以及迎流角度對渦街的影響，在風(fēng)洞和水槽實(shí)驗(yàn)中，得出在全長相等的情況下，旋渦強(qiáng)度隨尾緣夾角的增大而減小。彭杰綱等人在50mm口徑管道氣流量實(shí)驗(yàn)中，通過對不同尾緣夾角角度的旋渦發(fā)生體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得出旋渦發(fā)生體尾緣的夾角為41．8°時(shí)具有很好的線性度。賈云飛等人通過對二維渦街流場中的壓力場進(jìn)行數(shù)值仿真研究，得出Ｔ形發(fā)生體產(chǎn)生的旋渦信號的強(qiáng)度要優(yōu)于三角柱發(fā)生體。
    BURKERT流量計(jì)利用流體振動原理進(jìn)行流量測量［11］。選取了應(yīng)力式渦街流量計(jì)進(jìn)行研究。它通過壓電檢測元件獲取電壓頻率，再根據(jù)流體流量與渦街頻率成正比得出被測流量。在過去的渦街流量計(jì)研究中，直將研究放在真實(shí)流場實(shí)驗(yàn)中，但這需要重復(fù)更換口徑、調(diào)節(jié)流量，大大降低了工作效率。為解決此問題，采用三維渦街流場數(shù)值分析的方法對內(nèi)部流場的變化進(jìn)行研究。
    BURKERT流量計(jì)軟件對三維渦街流場進(jìn)行數(shù)值仿真，并將不同流速下的升、阻力系數(shù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證數(shù)值仿真可行性。并通過改變管截面與截流面之間的夾角，在低、中、高速流速下，進(jìn)行取壓，終得出隨著夾角的不同，信號強(qiáng)度不同。夾角在1°～7°范圍，對信號強(qiáng)度的衰減影響不大，超過7°以后對信號強(qiáng)度影響變大，并隨著流速的增加，趨勢越來越強(qiáng)。
    2升、阻力系數(shù)
    旋渦脫落時(shí)，流體施加給柱體個(gè)垂直于主流的周期性交變作用力，稱為升力［12］。由于柱體兩側(cè)交替的釋放旋渦時(shí)，剛釋放完渦流的側(cè)柱面，擾流改善，側(cè)面總壓力降低；將要釋放渦流的另側(cè)柱面，擾流較差，側(cè)面總壓力較大，從而形成個(gè)作用在三角柱上、方向總是指向剛釋放完渦流那側(cè)的作用力，所以升力的交變頻率和旋渦的脫落頻率致，升力的變化規(guī)律和旋渦的變化規(guī)律致，因而通過監(jiān)視柱面上的升力變化規(guī)律，可以反映旋渦脫落規(guī)律。阻力系數(shù)反映的是柱體迎流方向上的作用力變化情況，每當(dāng)柱體兩側(cè)不管哪邊的釋放旋渦次，迎流方向上的作用力都會隨壓力變化有規(guī)律地變化次，因此，升力系數(shù)變化的個(gè)周期內(nèi)，阻力系數(shù)變化為兩個(gè)周期。
    3三維渦街流場模擬的可行性分析
    3．BURKERT流量計(jì)幾何建模與網(wǎng)格劃分
    BURKERT流量計(jì)是在ANSYS Workbench中建立的三維渦街流量計(jì)幾何模型。其中管道口徑50mm，管道長1000mm，旋渦發(fā)生體截流面寬度14mm，管截面與截流面夾角為α。
    有些渦街傳感器在口徑選型上或者在設(shè)計(jì)選型之后由于工藝條件變動，使得選擇大了―個(gè)規(guī)格，實(shí)際選型應(yīng)選擇盡可能小的口徑，以提高測量精度，這方面的原因主要同問題①、③、⑥有關(guān)。比如，條渦街管線設(shè)計(jì)上供幾個(gè)設(shè)備使用，由于工藝部分設(shè)備有時(shí)候不使用，造成目前實(shí)際使用流量減小，實(shí)際使用造成原設(shè)計(jì)選型口徑過大，相當(dāng)于提高了可測的流量下限，工藝管道小流量時(shí)指示無法保證，流量大時(shí)還可以使用，因?yàn)槿绻匦赂脑煊袝r(shí)候難度太大．工藝條件的變動只是臨時(shí)的?？山Y(jié)合參數(shù)的重新整定以提高指示準(zhǔn)確度。
    2、安裝方面的問題。主要是傳感器前面的直管段長度不夠，影響測量精度，這方面的原因主要同問題①有關(guān)。比如：傳感器前面直管段明顯不足，由于FIC203不用于計(jì)量，僅僅用于控制，故目前的精度可以使用相當(dāng)于降使用。
    3、參數(shù)整定方向的原因。由于參數(shù)錯誤，導(dǎo)致儀表指示有誤．參數(shù)錯誤使得二次儀表滿度頻率計(jì)算錯誤，這方面的原因主要同問題①、③有關(guān)。滿度頻率相差不多的使得指示長期不準(zhǔn)，實(shí)際滿度頻率大干計(jì)算的滿度頻率的使得指示大范圍波動，無法讀數(shù)，而資料上參數(shù)的不致性又影響了參數(shù)的終確定，終通過重新標(biāo)定結(jié)合相互比較確定了參數(shù)，解決了這問題。
    4、二次儀表故障。這部分故障較多，包括：次儀表電路板有斷線之處，量程設(shè)定有個(gè)別位顯示壞，K系數(shù)設(shè)定有個(gè)別位顯示壞，使得無法確定量程設(shè)定以及K系數(shù)設(shè)定，這部分原因主要向問題①、②有關(guān)。通過修復(fù)相應(yīng)的故障，問題得以解決。
    5、四路線路連接問題。部分回路表面上看線路連接很好，仔細(xì)檢查，有的接頭實(shí)際已松動造成回路中斷，有的接頭雖連接很緊但由于副線問題緊固螺釘卻緊固在了線皮上，也使得回路中斷，這部分原因主要同問題②有關(guān)。
    6、二次儀表與后續(xù)儀表的連接問題。由于后續(xù)儀表的問題或者由于后續(xù)儀表的檢修，使得二次儀表的mA輸出回路中斷，對于這類型的二次儀表來說，這部分原因主要同問題②有關(guān)。尤其是對于后續(xù)的記錄儀，在記錄儀長期損壞無法修復(fù)的情況下，定要注意短接二次儀表的輸出。
    7、由于二次儀表平軸電纜故障造成回路始終無指示。由于長期運(yùn)行，再加上受到灰塵的影響，造成平軸電纜故障，通過清洗或者更換平軸電線，問題得以解決。