現(xiàn)代流動測試技術第三次作業(yè)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上近無限長圓柱（圓柱長度與直徑之比大于10）繞流實驗研究實驗系統(tǒng)：閉式循環(huán)供水回路主要是由水箱、水泵、旁路系統(tǒng)、調節(jié)閥門及連接管道組成的。供水系統(tǒng)中使用的水泵是型號為 2BA-9 的離心式水泵，額定揚程為 28.5m，額定流量為 15m3/h。水經(jīng)水泵從水箱中抽出，一部分經(jīng)旁路及閥門流回水箱實現(xiàn)水回路流量粗調節(jié)，另一部分經(jīng)電磁流量計和調節(jié)閥門進入試驗段。調節(jié)閥門的主要作用是用來精細調節(jié)水流量。單圓柱繞流試驗段結構簡圖：在單圓柱繞流實驗中，需要測量直徑 35mm 的圓柱表面脈動壓力，因此要求采用的壓力傳感器要有較好的動態(tài)響應特性，以滿足動態(tài)壓力測量的要求。本實驗所采用的擴

2、散硅壓阻式壓力傳感器為按實驗要求定制的 NS-2 微型壓力傳感器，量程為 050kPa，輸入電壓為 DC 5V。如圖所示，在測試圓柱正中，沿徑向開一個深為 2mm、直徑為 1mm 的取壓孔，在孔下面通過 5×1 的螺紋與微型擴散硅壓阻式壓力傳感器相連接，使壓力傳感器直接感受流體作用在圓柱壁面的壓力。實驗需要在不同的工況下測量圓柱表面周向不同位置的脈動壓力，為此可以設計一個可 360 度旋轉的壓力測量裝置。并設計了一個填料、壓蓋密封裝置，解決了高壓液體通過旋轉柱體間隙泄露的問題。將整個測試圓柱安裝試驗段上，并使之可以繞自身軸線在 0360º 的范圍內自由旋轉，這樣只使用一個壓

3、力傳感器就可以測出圓柱體周向各點的壓力，使測量更加方便，提高了實驗效率。旋渦脫落頻率測量方法有電容檢測法、熱敏檢測法、超聲波檢測法、電磁檢測法、應力檢測法等。以上檢測方法常被應用于渦街流量計中旋渦發(fā)生體產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦檢測，其旋渦發(fā)生體一般采用三角柱體、梯形柱體和矩形柱體，以上三種形狀旋渦發(fā)生體的旋渦強烈且穩(wěn)定。 本實驗柱體為圓柱體，發(fā)生旋渦脫落的強度較弱，不易形成穩(wěn)定的旋渦。當流體橫向沖刷柱體后發(fā)生旋渦脫落時，由于旋渦在柱體兩側交替脫落。根據(jù)流體力學的基本原理，有旋渦產(chǎn)生的地方必有壓力的變化，交替產(chǎn)生的旋渦必然會導致流場中某確定的兩點間的壓差出現(xiàn)規(guī)則的變化，其變化的頻率與旋渦的頻率一一對應。

4、本實驗采用管壁壓差法，取壓方式的選取采用管壁兩側取壓方式，管壁差壓孔選取在距旋渦發(fā)生體迎流面較近位置較好，但對于圓柱渦街發(fā)生體而言，迎流面相當于直徑方向的豎直截面，所以取壓點選取在圓柱體的中間，如圖所示。由于流體經(jīng)過旋渦發(fā)生體后產(chǎn)生的兩列旋渦在管道軸線與發(fā)生體軸線構成平面的對稱點上振動的強度和頻率相同，而相位相差 180°，因此采用兩側取壓方式組成差動結構。這樣差壓幅值是單側取壓的 2 倍，便于檢測。圓柱表面脈動壓力和旋渦脫落引起的壓差波動信號均為繞流的動態(tài)特性，為此建立了一套動態(tài)流動參數(shù)的采集與分析系統(tǒng)。動態(tài)信號采用 INV306U 大容量信號采集與分析儀進行測量。實驗所用采樣頻率

5、為 256Hz，每個工況采樣時間為 30s。對所采集到的不同流動條件下壓力、差壓等動態(tài)信號，采用時域分析和頻域分析方法處理。在測量過程中，誤差產(chǎn)生的原因主要有以下幾個方面：儀器誤差、人員誤差、環(huán)境誤差和方法誤差。人員誤差指實驗人員在讀取實驗數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的誤差。本實驗的所有參數(shù)均采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由計算機采集，因此人員誤差影響很小。環(huán)境誤差是指由于實驗過程中環(huán)境溫度、壓力及濕度變化所帶來的誤差。方法誤差是指由于測量原理、實驗數(shù)據(jù)處理方法和近似而引起的誤差。在實驗過程中，以上誤差或多或少都會出現(xiàn)，都會對實驗結果產(chǎn)生影響，但是跟據(jù)其對實驗結果的影響而言，人員誤差、環(huán)境誤差和方法誤差對結果的影響較小，因此主要的誤差產(chǎn)生在儀器誤差上。儀器誤差主要表現(xiàn)在實驗測試儀器設備的機構誤差、調整誤差和量程誤差。下表列出本實驗中所采用的主要儀器設備的精度。流體壓力測量：實驗系統(tǒng)中所有的壓力均采用 ROSEMOUNT 3051S 壓力變送器測量，壓力變送器的精度等級為 0.04 級，量程為 0.2Mpa。溫度測量：實驗系統(tǒng)中所有溫度采用 ROSEMOUNT 3144P 溫度變送器測量，精度等級為 0.04%，量程為 300。柱體表面壓力采用擴散硅壓阻式壓力傳感器測量，該傳感器標定量程為 050kPa，靜態(tài)標定時的最大相對誤差為 4.8%。根據(jù)公式 ， 和 得到各參數(shù)。（Q為體積流量，