旋渦型流體振動(dòng)流量計(jì)是利用流體在特定流道條件下流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的旋渦振蕩，而且其振蕩頻率與流速成比例這種規(guī)律來測量流量的流量計(jì)。
      基于旋渦流體振蕩原理的流量計(jì)主要有兩種：渦街流量計(jì)和旋進(jìn)旋渦流量計(jì)。
      這類的流量計(jì)兼有無運(yùn)動(dòng)部件，脈沖數(shù)字輸出，計(jì)量不受被測流體性質(zhì)影響，測量準(zhǔn)確度較高，量程比寬，無零點(diǎn)漂移，壓力損失小，便于安裝維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是測量氣體，液體，蒸汽，混合型和腐蝕性流體的理想的流量計(jì)。
     但是這類流量計(jì)存在的三大缺陷，至今沒有得到很好解決：①小流量信噪比低，②抗干擾性能差，③傳感器表面粘滯對檢測靈敏度的負(fù)面影響。
     針對旋渦型流體振動(dòng)流量計(jì)小流量信噪比低和抗干擾性能差等問題，確定以流體振動(dòng)特性應(yīng)用基礎(chǔ)為主要方向。
    以流場仿真技術(shù)和實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)的相結(jié)合的方法，系統(tǒng)地研究了旋渦型流體振動(dòng)流量計(jì)的流體振動(dòng)特性。研制出比傳統(tǒng)單鈍體渦街流量計(jì)流量下限降低約50％的新型雙鈍體渦街流量計(jì)；揭示出脈動(dòng)流中旋進(jìn)旋渦流量計(jì)流體振動(dòng)特性，并在此基礎(chǔ)上提出基于FFT相位判別的數(shù)字信號處理方法來消除流場脈動(dòng)對旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的干擾的方法。
     有關(guān)各章內(nèi)容分述如下： 論文*章以大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，全面綜述了流量計(jì)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，確定以具發(fā)展前途的流量計(jì)之一——旋渦型流體振動(dòng)型流量計(jì)（渦街流量計(jì)和旋進(jìn)旋渦流量計(jì)）作為研究內(nèi)容。介紹了旋渦型流體振動(dòng)流量計(jì)在一次儀表和二次儀表方面研究的情況，指出該類流量計(jì)研究中所面臨的主要問題。提出了本博士課題的選題意義、立項(xiàng)依據(jù)和主要研究內(nèi)容。 論文第二章介紹了渦街流量計(jì)的原理，對渦街流量計(jì)的經(jīng)典流體力學(xué)理論和鈍物體繞流的計(jì)算流體力學(xué)方法進(jìn)行了闡述。建立了單鈍體和雙鈍體渦街流量計(jì)的物理模型和數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用基于有限體積法的FLUENT軟件對單鈍體和雙鈍體的流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行仿真研究。
    預(yù)測出雙鈍體強(qiáng)化卡門渦街脈動(dòng)壓力效應(yīng)及其測量精度，并根據(jù)仿真結(jié)果對傳感器的安裝進(jìn)行了設(shè)計(jì)。據(jù)此提出通過雙鈍體誘發(fā)卡門渦街增強(qiáng)渦街強(qiáng)度、提高渦街流量計(jì)的信噪比，進(jìn)而降低渦街流量計(jì)的流量下限的方法。為實(shí)驗(yàn)研究提供了方法及方案。 論文第三章首先對整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和選用、實(shí)驗(yàn)流量計(jì)的設(shè)計(jì)以及檢測元件的選用等作了全面分析。在自行設(shè)計(jì)制造的流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置上對雙鈍體渦街流量計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。分別對不同組合雙鈍體誘發(fā)卡門渦街的Strouhal數(shù)特性、渦街強(qiáng)度、渦街重復(fù)穩(wěn)定性、壓力損失特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。然后通過大量實(shí)驗(yàn)和理論分析給出雙鈍體渦街流量計(jì)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：當(dāng)管徑為D，鈍體形狀為三角形，則鈍體設(shè)計(jì)參數(shù)為：銳邊寬度=0.26D，高度=0.34D，鈍體之間的距離=1.2D（即當(dāng)兩鈍體寬度相等且鈍體距離等于單鈍體兩列旋渦之間的距離）。按照該參數(shù)設(shè)計(jì)出的樣機(jī)，其測量精度≤1％，重復(fù)度≤0.3％，流量下限與單鈍體渦街流量計(jì)相比下降約50％。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果對比表明：其中仿真所預(yù)測的雙鈍體強(qiáng)化卡門渦街脈動(dòng)壓力效應(yīng)及傳感器的安裝準(zhǔn)則與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，但仿真所預(yù)測出的 測量精度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大誤差。 論文第四章基于流體力學(xué)可視化實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)制造了雙鈍體渦街流量計(jì)的 流體可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。采用煙霧成像的可視化方法，對單、雙三角柱型鈍體的旋 渦脫落特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。這一結(jié)果有助于對雙鈍體渦街旋渦脫落的直觀認(rèn) 識。
    論文第五章介紹了旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的原理和結(jié)構(gòu)，闡述該流量計(jì)的經(jīng)典理 論，分析了經(jīng)典理論的局限性。針對旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的理論分析所存在的問題， 論文應(yīng)用FLuENT軟件對該流量計(jì)進(jìn)行了直接流場仿真研究，分析仿真的結(jié)果 和誤差，并提出了改善仿真精度的途徑。
     論文第六章對旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的流體振動(dòng)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。首先通過改變 多種傳感器的安裝方式和位置，對旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的流場分布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，揭示出 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)旋渦進(jìn)動(dòng)效應(yīng)各向異性的特征，并觀察到傳感器與流體之間流固 禍合振動(dòng)所產(chǎn)生的測量鎖頻現(xiàn)象，據(jù)此提出該類流量計(jì)的傳感器的*安裝方 式。隨后對旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在脈動(dòng)流場中的響應(yīng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，揭示出脈 動(dòng)流場的脈動(dòng)壓力與旋渦進(jìn)動(dòng)效應(yīng)脈動(dòng)壓力的線性疊加關(guān)系規(guī)律。zui后根據(jù)旋渦 進(jìn)動(dòng)效應(yīng)的脈動(dòng)壓力在軸對稱點(diǎn)具有的180度相差的特性和流體脈動(dòng)在軸對稱 點(diǎn)上脈動(dòng)壓力相差為零的特征，提出基于FFT相位判別的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)抗流 體脈動(dòng)干擾的數(shù)字信號處理方法，并通過離線仿真證明其有效性。
     論文第七章概括了全文的主要研究結(jié)果和論文的創(chuàng)新點(diǎn)，并展望了今后需進(jìn) 一步開展的工作。 縱觀全文，本文成功地將CFD技術(shù)和實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)方法應(yīng)用于新型雙鈍體 渦街流量計(jì)的研究，并對旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的流體振動(dòng)特性和抗干擾方法進(jìn)行系統(tǒng) 研究，提出了旋進(jìn)旋渦流量計(jì)抗干擾設(shè)計(jì)的新方法。