涡街流量计由设计在流场中的旋涡发生体(非流线型阻流体),检测探头及相关的电子线路组成。当流体流经旋涡发生体的时候,产生附面层分离现象,在两侧形成交替变化的两排旋涡(旋涡旋转方向相反),这种旋涡叫做卡门涡街。
这种旋涡是有规则的,卡门涡街的频率与流体的流速成正比,关系式为:f=St x V/d 。 f 为 涡街发生频率 V为 旋涡发生体两侧的平均流速 St 为斯特罗哈尔系数(常数) 。这些交替变化的旋涡也就产生了一系列交替变化的负压力,该压力作用在检测探头上,从而产生一系列的交变电信号,经过前端放大器转换、整形、放大处理后,输出与旋涡同步成正比的脉冲频率信号。 涡街流量计就是根据旋涡脱离旋涡发生体的频率与流量之间的关系来测量流量的仪表。
又叫做卡门涡街或者卡门涡流,是一个匈牙利籍美国空气动力学家,冯·卡门提出的物理理论,也是我国钱学森的的博士导师。涡街是指流体中安置的阻流体,在特定条件下,会出现不稳定的边界层分离现象,阻流体下游的两侧,会产生两道非对称地排列的漩涡,其中一侧的漩涡顺时针方向转动,另一侧漩涡则反方向旋转,两排漩涡相互交错排列,想街道旁的街灯一样,所以取名涡街。平常生活中,河水流过障碍物,用的就是卡门涡街。流量计的入口处会设置一个阻流体,用于产生涡街,漩涡会冲击阻流体后面的摆体传感器,用于记录漩涡的频率,流速越高,涡街频率越高。流体流速和频率存在特定的联系,流量计通过内部芯片运算,得出流量信息。
涡街流量计是根据卡门旋涡理论研制成的一种速度式流量计。当流体流经涡街流量计时,在流通截面内形成有规则的、交替排列的旋涡,称之为卡门涡街。这些旋涡的频率与流体的速度成正比,通过测量卡门涡街的频率,就可以计算出流体的速度和流量。
在流体中设置非流线型旋涡发生体(阻流体),则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼旋涡,通过测量卡曼涡街分离频率便可算出瞬时流量值。
涡街流量计工作原理