うず流量計による管内非定常流れの流量計測に関する基礎的研究

涡流流量计管道非定常流流量测量基础研究

• 批准号: 61550134
• 负责人: 平野 公孝
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: University of Miyazaki
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1986
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1986 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-61550134/
• 关键词: 円柱; うず放出; 非定常流体力; 閉塞効果; 円管

比較的小口径用のうず流量計は、閉塞効果の強い円管内の流れの中にうず放出体を置く構造となっている。従って、本研究では、うず流量計の測定精度の向上のために、うず放出体を円柱と単純化し、円柱表面に働く非定常圧力分布と円柱下流の非定常速度場を測定した。更に、この測定結果から円柱に働く非定常流体力(揚力)と放出されるうずの構造の特徴を明らかにした。実験で用いた円柱と円管の直径比β(絞り比)は、0.204から0.510までの4種類であり、詳細な測定は、市販のうず流量計を想定して、β=0.306の流れに対してなされた。得られた主な結果は次の通りである。(1)円管の閉塞効果により円柱上非定常圧力は、β=0.306のとき最大振幅となる。一方、β=0.510では圧力の変動はきわめて小さく、明確なうずが放出されていない。(2)円柱上の非定常圧力分布は、はく離点近傍で最大となる。この圧力分布形状は、円柱スパン中央部の約半スパンにわたって同一の形状をしており、二次元的な分布となっている。しかし、円管壁近傍では急速に減少する。(3)一方、円柱に働く局所非定常揚力の大きさは、スパン中心から円管壁にかけて漸減し、圧力分布よりも強い三次元性を示している。局所揚力の位相は円柱スパン方向に全く変化しない。(4)円柱下流に放出されるうずは、通常のカルマンのうず列とは異なり、円管の閉塞効果により交互に向きを変えたうずが直線上に配列される構造を示す。また、うずの円柱スパン方向の長さは約半スパンであり、円柱上非定常圧力分布の結果と一致している。(5)局所非定常揚力の大きさは、流れのレイノルズ数Reにより大きく変化し、Re【〜!〜】【10^4】で最大値0.78を示す。

适用于较小口径的涡流流量计，其结构是在圆管内的流动中放置涡流放电体，具有很强的闭塞作用。因此，本研究为了提高涡流流量计的测量精度，将涡流发射器简化为圆柱体，测量作用于圆柱体表面的非定常压力分布以及圆柱体下游的非定常速度场。此外，根据这些测量结果，我们阐明了作用在圆柱体上的非定常流体力（升力）的特性以及释放的涡流的结构。实验中使用的圆筒与圆管之间的直径比β（节流比）有0.204～0.510的四种。使用市售涡流流量计对β=0.306的流量进行了详细的测量。 。得到的主要结果如下。 (1) 由于气缸的闭塞效应，当β=0.306时，气缸上的非定常压力达到最大幅值。另一方面，当β=0.510时，压力波动极小，并且没有发出明显的涡流。 (2) 气缸上的非定常压力分布在分离点附近达到最大值。该压力分布形状在圆筒跨度的中心处的大约半跨度上具有相同的形状，并且是二维分布。然而，在圆管壁附近，它迅速减小。 (3) 另一方面，作用在气缸上的局部非定常升力的大小从跨度中心到气缸壁逐渐减小，表明比压力分布具有更强的三维性。局部升力的相位在气缸跨度方向上根本不改变。 (4)从圆柱体下游喷出的涡流与通常的卡门涡流阵列不同，呈现出由于圆柱体的遮挡效应而交替改变方向的涡流呈直线排列的结构。此外，涡流在气缸跨度方向上的长度约为半个跨度，这与气缸上非定常压力分布的结果一致。 (5) 局部非定常升力的大小随流动的雷诺数Re变化很大，在Re[~!~][10^4]处达到最大值0.78。

项目成果

平野公孝,菊地正憲: 日本機械学会論文集.

Kimitaka Hirano、Masanori Kikuchi：日本机械工程师学会会议录。