渦街流量計(jì)的發(fā)展歷史
在大自然中,有很多的流體振動(dòng)現(xiàn)象存在,那么什么是流體振動(dòng)呢,其實(shí)這個(gè)很簡(jiǎn)單,在我們?nèi)粘I钪卸加杏龅?,就比較樹葉在風(fēng)中搖晃,晾的衣服在隨風(fēng)起舞,河流使水中的水草擺動(dòng)等等這些平日里非常常見的景象都屬于流體振動(dòng)景象,在流體振動(dòng)景象中,流體振動(dòng)頻率與流速之間存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系。運(yùn)用這種原理測(cè)量流量的儀表就是渦街流量計(jì);旋渦進(jìn)動(dòng)流量計(jì)常稱旋進(jìn)旋渦流量計(jì);射流流量計(jì)。
自20世紀(jì)60年代中期開端,美、歐各國(guó)和日本的科學(xué)家先后以不同的方法投人流體振動(dòng)流量計(jì)的鉆研。到60年代末和70年代初,先后涌現(xiàn)了以上三種流量計(jì)。因制造、運(yùn)用和推廣方面的起因,三種流量計(jì)的展開狀況有所不同。渦街流量計(jì)的特征施展得對(duì)比充足,被用戶接收較早,展開***敏捷。其余兩種儀表展開遲緩些,但這幾年也逐漸在推廣。
古時(shí)分,人們就注重到風(fēng)能夠使拉緊的琴弦收回不同的聲響。也有半夜里,掛在床頭墻壁的自鳴琴,被夜風(fēng)吹得收回聲響,把客人從夢(mèng)中喚醒的記錄。16世紀(jì)中期,畫家、科學(xué)家達(dá)·芬奇就在他的作品中描寫了插人水中鈍體的前方涌現(xiàn)的旋渦列。
世界上***早鉆研渦街景象的人是匈牙利物理學(xué)家斯特勞哈爾(Strouhal)。1878年,在他指示的實(shí)驗(yàn)中發(fā)明:在風(fēng)的作用下,一根細(xì)弦絲發(fā)聲的聲調(diào)與風(fēng)速成反比,而與弦絲的直徑成反比。
1879年,羅德·拉雷特(玩rd.R五deight)發(fā)明:旋渦引起流體振動(dòng)時(shí),振動(dòng)方向與活動(dòng)方向相垂直;他還視察到:琴弦的固有聲調(diào)與風(fēng)對(duì)其作用的聲調(diào)相吻合時(shí),聲響會(huì)驟然增大。
1908年貝納德(Ben耐)指出了圓柱體前方尾流的周期性與旋渦的造成和排列有關(guān)。
1912年,德國(guó)物理學(xué)家馮·卡曼(Von.Kallnan)在進(jìn)行了少量實(shí)驗(yàn)視察的基本上,鉆研了渦街的穩(wěn)固性,并宣布了對(duì)于無(wú)窮大平均流場(chǎng)中渦街穩(wěn)固條件的論文。從數(shù)學(xué)上證實(shí)了圓柱體上游造成渦街的穩(wěn)固條件。卡曼的這一論斷為渦街流量計(jì)的展開與運(yùn)用奠定了實(shí)踐基本。
但是,人們晚期對(duì)渦街景象鉆研的重要目標(biāo)卻是為了防災(zāi)。隨著工業(yè)展開,特殊是航空工業(yè)的展開,發(fā)明了渦街造成對(duì)消費(fèi)和修建設(shè)備的破壞作用,例如高層修建物、橋梁、塔架、港口設(shè)備、船舶桅桿、纜繩、鉆井平臺(tái)支架等,在微風(fēng)浪中遭破壞;鍋爐排管、熱替換器中的匯管、管道中的測(cè)溫套管的破壞或折斷都與渦街造成有關(guān)。因而,在較長(zhǎng)時(shí)光內(nèi),學(xué)者們都在視察和鉆研渦街造成的法則性,探究渦街發(fā)作破壞作用的起因,尋覓避免這種破壞作用的方法。20世紀(jì)中期,就有學(xué)者宣稱:人類與旋渦傷害作用的妥協(xié)已連續(xù)了近半個(gè)世紀(jì)。
事物總是存在著兩面性,當(dāng)一些人在鉆研避免渦街破壞作用的時(shí)分,也有另一些人則在討論如何運(yùn)用渦街景象和原理做些有益的任務(wù),運(yùn)用卡曼渦街測(cè)量流體流速的想象就是其中之一。這種想象***先見于1935年的美國(guó)專利。到20世紀(jì)50年代,美國(guó)科學(xué)家羅什科(Roshko)提出了運(yùn)用卡曼渦街測(cè)量風(fēng)速的能夠性,并進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)。1960年,在日本志波號(hào)船上,進(jìn)行了運(yùn)用卡曼渦街原理測(cè)量船速的實(shí)驗(yàn)。
以上各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)鉆研任務(wù),均是在無(wú)窮大的兩維平均流場(chǎng)條件下進(jìn)行的。在三維的管流流場(chǎng)中,進(jìn)行渦街測(cè)量流量的鉆研任務(wù)。則要推延到20世紀(jì)60年代中期。在這時(shí)代,日本、美國(guó)和前蘇聯(lián)等國(guó)的科學(xué)家相繼展開了渦街流量計(jì)的鉆研和開發(fā)任務(wù)。
1967年日本學(xué)者土屋喜一和山崎弘郎鉆研運(yùn)用渦街原理測(cè)量圓管流量時(shí),就在圓管中垂直地?cái)R置一圓柱體,在圓柱體上游設(shè)置了可繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬小旗。流體活動(dòng)時(shí),渦街的作用使小旗左右擺動(dòng),以此檢測(cè)旋渦信號(hào),進(jìn)行流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)。
1969年山崎弘郎等人鉆研勝利熱絲檢測(cè)法渦街流量計(jì)。采取的旋渦發(fā)作體(以下簡(jiǎn)稱發(fā)作體)為圓柱體。這一效果***終由橫河電機(jī)制造所推出商品化渦街流量計(jì)。簡(jiǎn)直同時(shí),‘美國(guó)East-ech公司研制勝利熱敏電阻檢測(cè)法渦街流量計(jì),這種流量計(jì)采取三角柱發(fā)作體,起初被日本OVAL公司引進(jìn)。
這兩種儀表,成為渦街流量計(jì)的先導(dǎo),在鋼鐵、石油、化工等行業(yè)取得運(yùn)用。其特征引起各方面的關(guān)注,也向世人預(yù)示出渦街流量計(jì)黑暗的將來。
70年代是渦街流量計(jì)進(jìn)人疾速展開的時(shí)代,各種新型的檢測(cè)方法和新產(chǎn)品紛紜問世,讓人琳瑯滿目。,70年代各國(guó)儀表公司推出的渦街流量計(jì)新產(chǎn)品大抵有
(美)西屋公司(Westing House)運(yùn)用超聲檢測(cè)技巧推出超聲式渦街流量計(jì);
(日)北辰電機(jī)廠運(yùn)用應(yīng)變檢測(cè)技巧開發(fā)勝利應(yīng)變式渦街流量計(jì);
(美)伊斯特克公司(Eastech)推出第二種渦街流量計(jì),即運(yùn)用磁電檢測(cè)技巧的振動(dòng)體式渦街流量計(jì)間世;
(英)肯特(Kent)公司采取電容檢測(cè)技巧和矩型發(fā)作體,向用戶供給了電容式渦街流量計(jì);
(美)Ficher&Porter公司運(yùn)用應(yīng)變檢測(cè)技巧,把加強(qiáng)型應(yīng)變式渦街流量計(jì)貢獻(xiàn)給用戶;
(美)Foxboro公司采取壓電檢測(cè)技巧和用T形發(fā)作體,把用壓電元件加膜片作為檢測(cè)元件的渦街流量計(jì)推向市場(chǎng)子
(日)橫河經(jīng)過近10年潛心研制,用壓電檢測(cè)技巧和梯型發(fā)作體,繼熱絲式渦街流量計(jì)后,推出該公司的第二種渦街流量計(jì)產(chǎn)品一應(yīng)力式渦街流量計(jì)。
進(jìn)人80年代,渦街流量計(jì)的展開強(qiáng)勢(shì)如初,新產(chǎn)品繼承推出,老產(chǎn)品一直改良進(jìn)步。
(美)Fishercont功1島公司研制出雙發(fā)作體應(yīng)力式渦街流量計(jì);
(德)E+H公司和(英)肯特公司運(yùn)用壓電檢測(cè)技巧,分手開發(fā)勝利檢測(cè)元件內(nèi)插式和檢測(cè)元件后置式的渦街流量計(jì);
(美)Rcher誣巧ner公司開勝利發(fā)雙發(fā)作體和雙檢測(cè)元件應(yīng)力式渦街流量計(jì),并首先在裝置運(yùn)用書中向客戶供給干標(biāo)定技巧指標(biāo);
(日)東京計(jì)裝誅式會(huì)社開發(fā)勝利光電式渦街流量計(jì);到80年代前期,美、歐和日本杭州搬家公司價(jià)格等國(guó)已分手有10家左右企業(yè)消費(fèi)各種渦街流量計(jì)產(chǎn)品,據(jù)有關(guān)材料介紹,1987.年世界渦街流量計(jì)的產(chǎn)量靠近四萬(wàn)臺(tái)。
渦街流量計(jì)展開的一個(gè)重要里程碑就是產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化任務(wù)遭到各國(guó)的注重。美國(guó)、日本、德國(guó)等興旺國(guó)度先后制訂、公布了本國(guó)的渦街流量計(jì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。1987年美國(guó)把機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)回升為國(guó)度標(biāo)準(zhǔn)AS加叮ANsl MFC‘幣M一1987;1989年日本公布了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS 2 8766一1989;德國(guó)也公布了渦街流量計(jì)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在各重要國(guó)度公布了標(biāo)準(zhǔn)后,國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織(巧0)著手制訂渦街流量計(jì)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),并于1993年以標(biāo)準(zhǔn)草案(巧0/CD12764)的情勢(shì)宣布。這些都標(biāo)記渦街流量計(jì)的開發(fā)、制造和運(yùn)用進(jìn)人了標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)代。
以上就是渦街流量計(jì)的發(fā)展歷程,其實(shí)很早時(shí)候就有應(yīng)用,只是沒像現(xiàn)在那么具體和高科技,目前的渦街流量計(jì)也是隨著一步步的技術(shù)革新研發(fā)出來的,相信在不久的將來渦街流量計(jì)的技術(shù)將更上一層樓,邁入另一個(gè)里程碑。