W pracy przedstawiono analizę numeryczną wpływu kształtu generatora wirów na podstawowe parametry przepływomierza wirowego. Zalicza się do nich częstotliwość generowanych wirów, wartość sygnału mierzonego oraz regularność zmian częstotliwości generowanych wirów. Modyfikacje poszczególnych płaszczyzn generatora wirów powodują zmianę charakterystyki przepływomierza oraz mają wpływ na stabilność ścieżki wirowej von Karmana.
EN
The paper presents the numerical analysis of the effect of the shape of the vortex shedder bar on the basic parameters of the vortex flowmeter.These include the frequency of generated vortices, the value of the measured signal and the frequency of the vortices. Modifications of the individual surfaces of the vortex shedder bar cause changes in the flowmeter characteristics and affect on the stability of the von Karman vortex street.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedmiotem artykułu jest numeryczne modelowanie ścieżki wirowej von Karmana. Przedstawiono wyniki symulacji dla przeszkody w kształcie walca ze szczeliną umieszczonego w rurociągu. Przeanalizowano zmienność amplitudy ciśnienia wzdłuż osi rurociągu i wzdłuż jego promienia. Uzyskane wyniki mogą być użyteczne w kontekście optymalizacji usytuowania ciśnieniowego detektora wirów w przepływomierzu wirowym.
EN
Numerical modelling of von Karman vortex street is the subject of the article. Results of simulation for circular cylinder with the slit as the bluff body located in the pipe are presented. Changeability of the pressure fluctuations along the pipe axis as well as along the pipe radius has been analysed. The results can be used in the optimization of the pressure sensor location in the vortex flow meter.
This paper is connected with von Karman vortex shedding phenomenon being the basis the vortex flowmeter design. The vortex flowmeters are meant to measure the flowrate based on the measurement of vortex flow frequency.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono i przeanalizowano wyniki badań zjawiska ścieżki wirowej von Karmana wykorzystywanego w przepływomierzu wirowym. Badania były prowadzone szczególnie pod kątem poznania i zrozumienia roli i właściwości obszaru stagnacji w procesie generacji wirów. Wykorzystując różne metody badawcze zinterpretowano rolę obszaru stagnacji jako medium informacyjnego. Przeanalizowano też takie zjawiska jak: zmienność prędkości unoszenia wirów, czy wrażliwość obszaru stagnacji na zaburzenia mechaniczne.
EN
Results of investigations of the Karman vortex street applied in the vortex meter are analysed and presented in the paper. The investigations have been carried out from the point of view of recognition and understanding of the role and properties of the stagnation region in the vortex shedding. Various research methods have been applied. Such phenomena like: variability of the eddies convection velocity and sensitivity of the stagnation region on the mechanical disturbances have been analysed.
Zagadnienie ścieżki wirowej von Karmana jako podstawy fizycznej działania przepływomierza wirowego jest przedmiotem niniejszej pracy. Długa historia przepływomierza wirowego nie doprowadziła dotychczas do pełnego poznania zjawiska ze wzglądu na wyjątkową złożoność procesu generacji i rozwoju wirów. Jest sprawą podstawową, że właściwe zaprojektowanie jakiegokolwiek urządzenia wymaga głębokiego zrozumienia występujących zjawisk fizycznych. W przypadku przepływomierza wirowego są one wyjątkowo skomplikowane. Stąd teza, że pełne zrozumienie tych zjawisk może się odbyć tylko na podstawie wszechstronnych badań wykorzystujących różne metody badawcze. Można do nich zaliczyć: analizę sygnału pomiarowego, badania pola prędkości z wykorzystaniem sondy termoanemometrycznej, wizualizację przepływu z cyfrowym przetwarzaniem obrazów oraz modelowanie numeryczne. Informacje dotyczące zjawiska uzyskane dzięki różnym metodom pozwolą na stworzenie spójnego obrazu generacji i rozwoju wirów. Wyniki uzyskane z ich wykorzystaniem umożliwią też potwierdzenie poprawności prowadzonych badań i formułowanych wniosków. Poglądy autora na filozofię optymalizacji przepływomierza wirowego zostały sformułowane głównie na podstawie własnych badań zaprezentowanych w rozdz. 4 i 6 (chociaż osiągnięcia innych autorów są szeroko cytowane). Nowe podejście do badań ścieżki wirowej von Karmana jest wyrażone chociażby w analizie stabilności okresu sygnału pomiarowego, analizie widmowej sygnałów z sondy termoanemometrycznej czy też w parametryzacji ścieżki wirowej z wykorzystaniem wizualizacji przepływu i cyfrowego przetwarzania sygnałów. Zaproponowany model fenomenologiczny pozwolił na weryfikację wyników uzyskanych innymi metodami i ułatwił ich interpretację. Ważne osiągnięcie autora stanowi interpretacja zjawisk występujących w bliskim sąsiedztwie przeszkody, towarzyszących wprowadzeniu szczeliny do przeszkody — generatora wirów. W Dodatku opisano liczne urządzenia wykorzystujące czujnik przepływomierza wirowego, opracowane w zespole naukowym kierowanym przez autora pracy.
EN
The von Karman vortex street as the physical basis of the vortex meter is the subject of the paper. The long history of the vortex meter has not led so far to the comprehensive understanding of its applied phenomena because of their exceptional complexity regarding the generation and growth of vortices. It is of fundamental significance that successful design of any device is determined by way of deep understanding of the applied physical basics. In case of the vortex meter, the phenomena are extremely complicated. Hence the idea that comprehensive recognition should only be made using various research methods. Analysis of the measured signal, hot-wire anemometer investigations of the flow field, flow visualization with image processing and numerical modelling can be chosen as preferred research methods. Partial information conccrning phenomena properties yielded due to various methods of application should make up a coherent picture of vortex shedding. Results obtained due to the application of different methods may also constitute the confirmation of correctness of the conducted investigations and formulated conclusions. Thc views of the author on the philosophy of meter optimization have been formulated mainly on the basis of his own investigations presented in chapters 4 and 6 (although achievements of other researchers are widely cited). A new approach to the von Karman vortex street research is expressed by investigations of signal period stability, spectral analysis of the signals front hot-wire anemometer and vortex street parametrization with application of flow visualization and image processing. Due to the proposed phenomenological model, verification and interpretation of results ohtained by other application methods were feasible. One of the most important achievements of the author is the interpretation of phenomena appearing in the closest neighbourhood downstream the bluff body accompanying the introduction of the slit into the primary device. Numerous devices with vortex meters which were designed and realized in the research group managed by the author are decribcd in Appendix A.
Artykuł obejmuje swoją tematyką zagadnienia zjawisk towarzyszących generacji ścieżki wirowej von Karmana. Stanowi ona podstawę działania przepływomierza wirowego. Wykorzystując wizualizację przepływu w połączeniu z cyfrowym przetwarzaniem obrazów wyznaczono zmienność prędkości unoszenia wirów w funkcji oddalania się od przeszkody. Uzyskane wyniki wykazały znaczną zgodność z wynikami symulacji modelu analitycznego.
EN
Problems of the effects accompanying von Karman vortex street generation are covered by the article. This phenomenon constitutes the vortex meter principle of operation. Using the flow visualization supported by the image processing application the variability of the vortex convection velocity vs. distance from the bluff body has been determined. The true consistence of obtained results with the ones of analytical model simulation has been found.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.