江蘇萬迅儀表有限公司
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閱讀：61發(fā)布時間：2025-12-22
真正的定常流只有層流條件下才存在，大多數(shù)工業(yè)管流為紊流（也稱湍流）狀態(tài)，其流動參數(shù)在與時間無關(guān)的平均值附近隨時間有微小的變化，只能稱“統(tǒng)計定常流"或“平均定常流"。如果這種波動類似于充分發(fā)展的管流，而且無周期脈動，就像ISO5167－1中規(guī)定的那樣，則儀表顯示的瞬時流量與正常測量不確定度應(yīng)該無任何差異。
如果流動流體的某個參數(shù)如流速、壓力、密度、溫度等不斷地隨時間變化，就稱非定常流。如果測量管段中地流量雖為時間的函數(shù)，但在足夠長的時間間隔內(nèi)的平均值是一個常數(shù)，則稱這種流動為（具有恒定平均值的）脈動流。它是非定常流中的一種流動狀態(tài)，
脈動流可分為周期性脈動流和隨機(jī)波動脈動流。有關(guān)文獻(xiàn)中討論的通常指周期性脈動流。
6.1.2脈動流的發(fā)生
流動脈動流常見于工業(yè)管流，它可能又旋轉(zhuǎn)式或往復(fù)式原動機(jī)、壓氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵產(chǎn)生，帶翼的旋轉(zhuǎn)機(jī)械也能以葉片通過頻率產(chǎn)生小的脈動。有的容積式流量計也能產(chǎn)生脈動。振動引起的共振，管道運(yùn)行和控制系統(tǒng)的振蕩，閥門“獵振（hunting）、管道配件、閥門或旋轉(zhuǎn)機(jī)械引起的流動分離，也是流動脈動可能的來源。流動脈動還可能有流量系統(tǒng)和多相流引起的流體動力學(xué)振蕩所引發(fā)。例如流體流過測溫保護(hù)管，如同流過渦街流量計的旋渦發(fā)生體而產(chǎn)生渦列；在三通連接的流路中，自激引起流體振蕩等。
從現(xiàn)場儀表指示往往看不出工業(yè)管流中脈動的存在，這是因為平常使用的流量計、壓力計響應(yīng)較慢，而且設(shè)有阻尼，但事實上，流動脈動可能是存在的。脈動還可以從上游傳遞到下游，也可以從下游回溯到上游，所以脈動源可能在流量計的上游影響其示值，也可能在流量計的下游影響其示值。然而從脈動源到流量計的距離增大能使脈動衰減，幅值變小?？梢酝ㄟ^可壓縮性效應(yīng)（包括氣體和液體），使之衰減到在流量計安裝地點探測不到脈動幅值。
流動脈動頻率范圍從若干分之一赫到數(shù)百赫，脈動幅值從平均流量的百分之幾到百分之一百，甚至更大，都是可能的。在脈動幅值小的時候，往往難以區(qū)別脈動流和紊流。
脈動流的主要參數(shù)有脈動幅值、脈動頻率和脈動波形。其中，脈動幅值多用流速波動均方根值與時均流速之比來表示。
6.1.3穩(wěn)定流閾值
目前工業(yè)上常用流量計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都指明流量計只能用于穩(wěn)定流，它是流量計基本誤差參比條件之一。實際上，各類流量計應(yīng)用穩(wěn)定流都有一個閾值，即允許的非定常流的界限值。
（1）差壓式流量計 差壓式流量計在下式的流速脈動幅值可界定為穩(wěn)定流。
式中 
——流速波動均方根值；
——瞬時軸向流速；
——流速波動值；
——時均軸向流速。
等效的差壓脈動閾值為
/ 
式中 
——差壓波動均方根值；
——時均差壓；
——脈動條件下瞬時差壓；
——差壓波動值。
（2）渦輪流量計 在給定的流速脈動幅值條件下，隨著脈動頻率的增高，渦輪流量計讀數(shù)趨于升高。對于正弦波動脈動，產(chǎn)生0.1％系統(tǒng)誤差所對應(yīng)的脈動是3.5％，所以正弦脈動的閾值為
通常激光多普勒和熱量風(fēng)速表能測定流速脈動幅值。如果流量計輸出脈沖頻率是已知的，而且渦輪慣性也是已知的，則可由流量計顯示的脈動幅值推算實際流量脈動幅值，并估算校正系數(shù)[1]。
（3）渦街流量計 渦街流量計的旋渦剝離過程隨流動脈動產(chǎn)生很大誤差。當(dāng)脈動頻率接近旋渦剝離頻率時，會出現(xiàn)嚴(yán)重問題。但在脈動幅值足夠小的條件下，因為脈動被忽略，因此不發(fā)生測量誤差。此界限幅值只有平均流速3％[2]，類似于流速擾動幅值。
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