超聲波渦街風(fēng)速計的研究及理論分析.pdf

1、風(fēng)速的測量作為流速測量領(lǐng)域一個重要的部分，與人們的日常生產(chǎn)、生活已密不可分。古時候的中國人就利用風(fēng)吹蘆葦?shù)膹澢潭纫约半S風(fēng)飄揚的旗幟來估計風(fēng)速的大??；現(xiàn)代科技的發(fā)展更促使其廣泛地應(yīng)用在航天航空、科研實驗、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及氣象科學(xué)等重要的領(lǐng)域。 為了滿足各個領(lǐng)域的使用要求，科技人員開發(fā)出了種類繁多、各具特色的風(fēng)速儀表。根據(jù)測量的原理，風(fēng)速計可分為轉(zhuǎn)輪式(風(fēng)杯式與旋槳式)、熱敏式、熱線式、超聲式、皮托管式等五大類，數(shù)十個品種。其中，利用渦

2、街發(fā)生體(VortexGenerator)產(chǎn)生旋渦原理制成的渦街風(fēng)速計因具備測量范圍大、無活動耗損部件，便于攜帶等優(yōu)點獲得了廣泛的應(yīng)用。 本課題的主要內(nèi)容是開發(fā)一種具備新型渦街發(fā)生體的超聲波風(fēng)速計原型，改進在低雷諾數(shù)流場下的流體動力學(xué)性能，擴展量程下限，改進市場上現(xiàn)售渦街風(fēng)速計測量低風(fēng)速時性能不佳的弱點。 本論文主要囊括了以下研究工作： 1．結(jié)合國內(nèi)外渦街風(fēng)速計的研究現(xiàn)狀，提出了風(fēng)速計研究的重點和需要改進的方面，

3、設(shè)計了整體的方案。 2．對渦街流場的穩(wěn)定性進行理論推導(dǎo)，詳細(xì)分析了渦街發(fā)生體的重要參數(shù)—斯特勞哈爾數(shù)Sr的作用。 3．為了改進傳統(tǒng)渦街發(fā)生體在低雷諾數(shù)下的性能不佳的缺點，筆者設(shè)計了一種新型渦街發(fā)生體。并根據(jù)流體力學(xué)的基本定律，從理論上分析證明了它的優(yōu)點。 4．采用GAMBIT前處理軟件建立渦街流場模型，利用FLUENT軟件對渦街流場進行數(shù)值仿真，比較了幾種不同發(fā)生體產(chǎn)生的渦街流場，驗證了理論分析的結(jié)論。