在測量管道內(nèi)安裝一個非流線形的阻擋物體（下稱旋渦產(chǎn)生體），它可以是圓柱體、三角形體、矩形體和T形體等形狀。當(dāng)流體沖擊旋渦產(chǎn)生體時，使流體在產(chǎn)生體兩邊交替分離出旋渦，通常分離出的旋渦是不穩(wěn)定的。但卡爾曼經(jīng)過對穩(wěn)態(tài)理論分析后得出結(jié)論，當(dāng)
時，分離出的旋渦分布是穩(wěn)定的，并形成了2條穩(wěn)態(tài)的渦街。其中h為旋渦產(chǎn)生體的寬度，l是同一渦街上面、后兩渦旋的距離。
流體具體在旋渦產(chǎn)生體分界而上產(chǎn)生旋渦的過程是，首先流體沖擊旋渦產(chǎn)生體正面的表面，使靠近表面的流體受到阻擋產(chǎn)生停頓或減緩流動；該部分流體在旋渦產(chǎn)生體旁得到加速和聚集能量。一旦到達產(chǎn)生體邊緣處時，阻擋面積突然失去，這時旋渦產(chǎn)生體旁靠近流體的流速快，而靠內(nèi)流體的流速慢，并靠外流速快的流體在產(chǎn)生體的背而形成回流，而且使流體流動出現(xiàn)時滯現(xiàn)象，從而使流體形成旋渦。隨著流體不斷的流動，在產(chǎn)生體兩側(cè)后方形成2條渦街（間圖4.1）。
這里引入斯特勞哈爾的St系數(shù)，使旋渦分離的頻率f與旋渦產(chǎn)生體的寬度d和流體流速v有下列關(guān)系
同時，St的性能與雷諾系數(shù)Re有關(guān)。當(dāng)雷諾系數(shù)處于不同范圍時，用圓柱體旋渦產(chǎn)生體阻擋流動流體產(chǎn)生旋渦分離的各種情況如圖4.2所示。
圖4.3表示在自由流體流動和采用圓柱體旋渦產(chǎn)生體情況下雷諾系數(shù)與St系數(shù)的關(guān)系。在雷諾系數(shù)Re〈103起，St系數(shù)保持相對恒定。St系數(shù)定常的含義是使旋渦分離的頻率與流速成正比。在300〈Re〈3.10的定常范圍內(nèi)，St系數(shù)規(guī)定約為0.12.實際上St系數(shù)和雷諾系數(shù)之間具有相關(guān)性，一部分由不同雷諾系數(shù)的各種流動條件引起，另一部分主要是采用圓形旋渦產(chǎn)生體。根據(jù)雷諾系數(shù)不同，旋渦的分離點在圓柱體表面上移動，而沒有明確定義旋渦分離邊緣的界限。
在封閉通道中放置旋渦產(chǎn)生體分離旋渦，與在自由流體中放置旋渦產(chǎn)生體有明顯的不同。的區(qū)別是在旋渦產(chǎn)生體分離旋渦的不同條件下流動具有三重性，即干擾旋渦的形成、旋渦產(chǎn)生體形成不同頻率的旋渦以及各種分離旋渦頻率產(chǎn)生不期望出現(xiàn)的疊加。這些效應(yīng)是由旋渦產(chǎn)生體和測量通道內(nèi)壁的環(huán)流所造成，并引起被測旋渦分離頻率與真正的分離頻率有偏差。另一個區(qū)別是旋渦產(chǎn)生體的阻流作用。當(dāng)用測量通道的平均速度來定義時，按照不同的阻礙程度使流體加速，從而使被測得的St系數(shù)大于自由流動狀態(tài)的St系數(shù)。由實驗研究表明，在圓柱形旋渦產(chǎn)生體和雷諾系數(shù)在1000一15000之間的情況下,St系數(shù)取0.20一0.21;當(dāng)雷諾系數(shù)為100時，St系數(shù)為0.25。
圖4.4描述在自由流體流動和矩形旋渦產(chǎn)生體時雷諾系數(shù)Re與St系數(shù)的關(guān)系。通過圖4.3和圖4.4的比較，可以驗證對不同形狀的旋渦產(chǎn)生體在不同的雷諾系數(shù)范圍內(nèi)有不同的St系數(shù)。因為不同的幾何尺寸取不同的St系數(shù)值，所以由Roshko引入一個“廣義”的St系數(shù)。根據(jù)他的理論，對所有渦街流量計類似的結(jié)構(gòu)，使“廣義”St系數(shù)與旋渦產(chǎn)生體形狀無關(guān)。“廣義”St系數(shù)定義為
式中d *---在旋渦形成范圍內(nèi)渦街間的間距;
Vb---分界面渦旋分離點上的流體流速。
從上述情況來看，不同形狀的旋渦產(chǎn)生體使保持St系數(shù)恒定的雷諾系數(shù)變化范圍不同，而且St系數(shù)的恒定數(shù)值大小也不同。但在d已知的特定情況下，當(dāng)某一范圍內(nèi)St系數(shù)為常數(shù)時，使旋渦分離頻率與流體流速成正比。同樣經(jīng)實踐證明，旋渦產(chǎn)生體的棱角邊緣對旋渦定位能產(chǎn)生很好的效果。目前采用較多的產(chǎn)生體為矩形體和T形體。
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