涡街流量计通过检测流体中障碍物(钝体)下游产生的漩涡来测量体积流量,漩涡脱落频率与流体流速成正比,这是此类流量计的核心原理。早在16世纪,列奥纳多·达·芬奇就绘制了流动流体中障碍物后方静止漩涡的现象,为涡街流量测量技术的发展奠定了基础。
1878年,斯特劳哈尔科学地描述了钝体后方的涡流现象,发现金属丝在空气射流中的振动频率与空气流速成正比,这一被称为“风鸣”的现象成为涡街流量计的理论基础。后来,物理学家西奥多·冯·卡门通过描述“涡街”现象进一步完善了理论体系,指出钝体后方双排漩涡的横向间距与纵向间距存在固定比值。
钝体的形状对涡街流量计的测量性能至关重要,尤其是三角形钝体,可提供较高的线性度和测量精度。流体在钝体最宽处流速达到最大,随后减速,在下游形成稳定的漩涡。这些漩涡的频率不受流体密度和粘度影响,仅与流速和钝体尺寸相关。
涡街流量计通用性强,适用于测量蒸汽、非导电液体和气体的流量,具有安装简便、量程比宽、维护成本低等优点,广泛应用于化工、能源、市政工程等领域。但它不适用于测量含有大量固体颗粒的流体,颗粒会磨损钝体,影响漩涡脱落的稳定性。