近年來(lái)渦街流量計(jì)依靠其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)可動(dòng)部件、壓損小、量程比寬等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于液體、氣體和蒸汽等介質(zhì)的流量計(jì)量領(lǐng)域中。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于渦街流量計(jì)的量值溯源，普遍認(rèn)為可以進(jìn)行跨介質(zhì)標(biāo)定，如姜仲霞等認(rèn)為在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，渦街流量計(jì)旋渦分離頻率對(duì)被測(cè)流體壓力、溫度、粘度和組分變化不敏感，在幾何相似和動(dòng)力相似條件下可用一種典型介質(zhì)(水或空氣)進(jìn)行標(biāo)定。

基于這種認(rèn)識(shí)，在對(duì)用于蒸汽計(jì)量的渦街流量計(jì)進(jìn)行量值溯源時(shí)，同時(shí)受限于蒸汽實(shí)流檢測(cè)裝置運(yùn)行成本高、安全性等因素，實(shí)際工作中通常使用水介質(zhì)或者空氣介質(zhì)代替蒸汽介質(zhì)進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定。但由于蒸汽介質(zhì)具有高溫、高壓、可壓縮等特點(diǎn)，實(shí)際工作狀態(tài)與標(biāo)定介質(zhì)空氣或水相去甚遠(yuǎn)。隨著渦街流量計(jì)在蒸汽計(jì)量領(lǐng)域越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，計(jì)量糾紛也不斷見(jiàn)諸報(bào)道，引起了人們的關(guān)注。

研究人員針對(duì)渦街流量計(jì)在不同流體介質(zhì)下的計(jì)量特性以及影響渦街流量計(jì)計(jì)量特性的可能因素進(jìn)行了大量研究。鄭燦亭從流體力學(xué)角度出發(fā)，根據(jù)相似原理分析了壓縮空氣代替蒸汽進(jìn)行蒸汽流量計(jì)檢定的可能性。顧永偉等對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行了空氣和蒸汽實(shí)流標(biāo)定測(cè)試對(duì)比分析，結(jié)果表明兩者標(biāo)定流量對(duì)比誤差為2.5%。徐立毅對(duì)介質(zhì)溫度、介質(zhì)雷諾數(shù)、檢定管道內(nèi)徑與渦街流量計(jì)測(cè)量管徑不匹配、旋渦發(fā)生體尺寸改變等引起渦街流量計(jì)儀表系數(shù)變化的因素做了分析。

Vershinin和Polkovnikov采用數(shù)值模擬的方法研究了旋渦發(fā)生體形狀對(duì)渦街流量計(jì)中流動(dòng)特性的影響，結(jié)果表明：蘑菇型發(fā)生體下游旋渦脫落穩(wěn)定性更好，且斯特勞哈爾數(shù)隨流速(雷諾數(shù))變化較小。許文達(dá)等從可壓縮流體的流體力學(xué)方程出發(fā)對(duì)渦街流量計(jì)的流場(chǎng)進(jìn)行了分析，將介質(zhì)可壓縮性對(duì)渦街流量計(jì)計(jì)量特性的影響歸結(jié)到流體等熵指數(shù)κ，得出介質(zhì)可壓縮性會(huì)造成儀表系數(shù)K值增大，且隨介質(zhì)來(lái)流速度的增大這種偏差逐漸增大，文章還通過(guò)實(shí)流測(cè)試和CFD仿真得到渦街流量計(jì)在空氣和水介質(zhì)下的儀表系數(shù)偏差，驗(yàn)證了理論分析。

許文達(dá)等從渦街流量計(jì)儀表系數(shù)K的定義式出發(fā)，總結(jié)出影響渦街流量計(jì)計(jì)量特性的主要因素為溫度和介質(zhì)可壓縮性，為了直觀地顯示各變量可壓縮性的影響程度，作者采用指數(shù)擬合的方法以壓力p、密度ρ和等熵指數(shù)κ為自變量得到了介質(zhì)可壓縮性影響擬合公式，考慮到溫度對(duì)發(fā)生體形變的影響，引入材料線性膨脹系數(shù)描述溫度對(duì)儀表系數(shù)的影響，最后將這兩個(gè)因素綜合到一起得到系數(shù)修正計(jì)算方法。蘇慶文等為了研究介質(zhì)可壓縮性對(duì)渦街流量計(jì)計(jì)量特性的影響，利用Fluent軟件對(duì)渦街流量計(jì)在蒸汽、空氣和水三種介質(zhì)下進(jìn)行仿真研究，結(jié)果表明三種介質(zhì)下儀表系數(shù)從大到小依次為：空氣、蒸汽、水，說(shuō)明空氣受介質(zhì)的可壓縮性影響最大。

許文達(dá)等對(duì)6臺(tái)不同口徑的渦街流量計(jì)分別在音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置和冷凝稱(chēng)重法蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行蒸汽和空氣介質(zhì)下的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果顯示空氣介質(zhì)下的儀表系數(shù)整體上大于蒸汽介質(zhì)下的值。

從目前對(duì)渦街流量計(jì)在不同介質(zhì)下的計(jì)量特性的相關(guān)研究來(lái)看，標(biāo)定介質(zhì)的可壓縮性、溫度以及雷諾數(shù)，旋渦發(fā)生體的幾何尺寸等是影響渦街流量計(jì)跨介質(zhì)標(biāo)定的主要因素，受此影響，采用空氣或水介質(zhì)作為標(biāo)定介質(zhì)對(duì)蒸汽流量計(jì)量渦街流量計(jì)進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定會(huì)產(chǎn)生一定程度的偏差。為保證蒸汽計(jì)量渦街流量計(jì)的計(jì)量可靠性、節(jié)約計(jì)量溯源成本、避免蒸汽貿(mào)易計(jì)量差額，有必要對(duì)渦街流量計(jì)在蒸汽介質(zhì)與空氣、水介質(zhì)下的計(jì)量特性進(jìn)行研究，分析渦街流量計(jì)跨介質(zhì)標(biāo)定影響因素的作用機(jī)理，并做出針對(duì)性修正。

現(xiàn)有的相關(guān)研究中，針對(duì)渦街流量計(jì)在不同介質(zhì)下的計(jì)量特性的實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)試流量點(diǎn)分布基本按照最大量程的不同百分比來(lái)劃分(如最大流量點(diǎn)的60%、40%等)，這種簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系沒(méi)有考慮介質(zhì)雷諾數(shù)的影響，缺乏理論支撐；一些研究人員從可壓縮流體遵循的物理方程出發(fā)，分析整理出與介質(zhì)可壓縮性有關(guān)的變量，并進(jìn)行了數(shù)值擬合得到介質(zhì)可壓縮性理論擬合公式，這種理論分析計(jì)算結(jié)果與實(shí)流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定偏差，不能完全滿足跨介質(zhì)標(biāo)定的系數(shù)修正的實(shí)際需求。

該文從渦街流量計(jì)基本原理出發(fā)，結(jié)合流體力學(xué)基本原理，研究介質(zhì)可壓縮性對(duì)渦街流量計(jì)計(jì)量特性的影響，提出基于介質(zhì)可壓縮性的儀表系數(shù)修正數(shù)學(xué)模型，最后對(duì)按照雷諾相似準(zhǔn)則進(jìn)行的實(shí)流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值分析，通過(guò)最小二乘擬合得到儀表系數(shù)的可壓縮性修正公式。

審核編輯：湯梓紅