引言
　　
　　所謂脈動流是指流體在測量區(qū)域的流速是時間的函數(shù),但在一個足夠長的時間段內(nèi)有一個恒定的平均值,這個值取決于脈動流的流動規(guī)律。
　　
　　真正的管道定常流只在層流中出現(xiàn),通常其Re<2000,大多數(shù)工業(yè)管流均有較高的Re數(shù),且出現(xiàn)湍流現(xiàn)象。這些流體通常在速度、壓力和溫度上出現(xiàn)連續(xù)的、無規(guī)則的、隨機的波動。導(dǎo)致波動產(chǎn)生的原因有多種,可因旋轉(zhuǎn)動力機械,如旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式發(fā)動機、壓縮機和鼓風機造成,可由工作管道的振動,特別是共振造成,也可由流量控制器的周期性動作和調(diào)節(jié)器的往復(fù)開關(guān)及流體管道裝置、閥或旋轉(zhuǎn)機械分流造成,還可因流體系統(tǒng)的幾何特征而引起的流體力學(xué)振動和多段流而引起。脈動流的存在會導(dǎo)致流量計出現(xiàn)計量誤差,甚至不能正常工作,其中尤以差壓式流量計、渦輪流量計和渦街流量計對其zui為敏感。如何校正或減少脈動對流量測量特性的影響,是流量測量中比較重要的課題。
　　
　　1脈動流特性參數(shù)的主要測量方法
　　
　　脈動無處無時不在,但測量卻非常困難,直接測量脈動流幾乎是不可能的,我們通常測量出脈動流的主要參數(shù),如幅值、頻率和波形,然后通過這些參數(shù)分析脈動可能給流量計造成的影響。通常主要的測量方法有非接觸方法和接觸方法。
　　
　　非接觸方法包括光學(xué)方法和聲學(xué)方法。光學(xué)方法主要采用LDA,此技術(shù)可測出管軸線處的點速度,并對脈動流振幅和波形作出估算。聲學(xué)方法主要采用DopplerShift,該技術(shù)僅用于液體,其傳送器和接受器安裝在管道外壁,可據(jù)其測得的充分發(fā)展的瞬時速度剖面計算其脈動特性。接觸方法主要是風速儀法,可用來測量脈動點速度,它具有足夠的測量頻寬,可采用在線計算機顯示流速的zui大脈動量。
　　
　　2脈動流對渦輪流量計測量誤差的影響
　　
　　2.1誤差方程及其計算
　　
　　渦輪流量計以動量矩守恒原理為基礎(chǔ),是一種速度式流量儀表。對非穩(wěn)定流,由于轉(zhuǎn)子葉片和相關(guān)傳動裝置的共振、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、脈動流的形狀、轉(zhuǎn)子和齒輪的摩擦阻力及轉(zhuǎn)子瞬時轉(zhuǎn)矩等諸多因素的影響,會使渦輪流量計產(chǎn)生很大的誤差。應(yīng)用機翼理論來分析作用在轉(zhuǎn)子上的驅(qū)動力矩和阻力矩,可得到其運動方程:Jdωdt=tgθArρq2-r2ωρq（1）式中:J為葉片轉(zhuǎn)動慣量;θ為葉片與軸線之間的夾角;r為渦輪葉片的平均半徑;A為管道流道面積;ρ為流體密度;ω為渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度;q為通過管道的流量。若把脈動流表示為q=asin2πfpt,經(jīng)分析整理,可得出渦輪旋轉(zhuǎn)加速度與脈動流各參數(shù)的關(guān)系:ω（t）=ce（r2ρ/2πfpJ）（cos2πfpt-1）+e（ar2ρ/2πfpJ）（cos2πfpt-1）×∫t0tgθrρAJa2sin22πfpte（ar2ρ/2πfpJ）（1-cos2πfpt）dt（2）式中:c為穩(wěn)態(tài)時的ω值。此時其測量誤差可用下式表示:E=ω/c-1（3）對特定的渦輪流量計和不同的脈動流,可編程計算出式（2）在脈動周期內(nèi)各離散點所對應(yīng)的ω（t）,據(jù)此可計算出渦輪流量計測量誤差E。其流程圖如圖1所示。圖1測量誤差計算流程圖
　　
　　2.2結(jié)果與分析
　　
　　經(jīng)過計算分析,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致渦輪流量計產(chǎn)生誤差的主要因素是脈動流的振幅和頻率,通過對多幅圖形的比較,發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律:①從曲線分布的象限來看,脈動流導(dǎo)致渦輪流量計出現(xiàn)一個正誤差。當流體出現(xiàn)脈動時,在加速流體中,葉片的轉(zhuǎn)動慣量能引起轉(zhuǎn)子速度變慢,落后于定常流時的轉(zhuǎn)速;在減速流體中,葉片的轉(zhuǎn)動慣量能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子速度加快,超過定常流時的轉(zhuǎn)速。由于加速時的影響比減速時的影響小得多,因此,脈動流出現(xiàn)時流量計顯示的平均流速遠大于平均流量,出現(xiàn)正誤差,此誤差有時zui大可達50%。②當脈動頻率fp小于渦輪轉(zhuǎn)子的角頻率ω時,測量結(jié)果接近真值,脈動流所引起的誤差很小。當脈動頻率fp大于渦輪轉(zhuǎn)子的角頻率ω時,響應(yīng)失真,會引起較大誤差,且隨著頻率的增大,誤差隨著增大,zui終趨于穩(wěn)定（見圖2和圖3）。③當脈動頻率大于渦輪轉(zhuǎn)子的角加速度時,脈動振幅的變化能引起渦輪流量計的測量誤差產(chǎn)生大的改變,此誤差隨著脈動振幅的增大而升高,zui大可達50%,但zui終趨于穩(wěn)定。（見圖4和圖5,α為脈動振幅與穩(wěn)態(tài)振幅之比）。圖2脈動頻率fp小于角加速度時圖3脈動頻率fp大于角加速度時圖4脈動振幅為a=012時圖5脈動振幅為a=1時
　　
　　3結(jié)論
　　
　　從以上分析計算可知,脈動流使渦輪流量計產(chǎn)生一個正的系統(tǒng)誤差,該誤差受脈動頻率和振幅的影響。當脈動頻率小于角加速度時,其誤差可以認為為零;當脈動振幅小于某一振幅值時,其誤差亦可認為不影響渦輪流量計的精度。脈動流對渦輪流量計測量精度的影響存在極限值。