[发明专利]一种管束结构流致振动的涡街频率与管间流速测试方法

说明书

本发明公开的一种管束结构流致振动的涡街频率与管间流速测试方法，利用测试管引压孔压力值间接获得管间流速，然后采用涡街流量传感器测量压力，通过测试管两侧旋涡脱落区压差的变化频率获得旋涡脱落频率。采用压差式测试方法原理简单，传感器内部无电子器件，适用于各类复杂环境测试，传感器制作成本低，可以消除其他随机误差，保证测试结果的准确性，并且本方法能够克服管束绕流旋涡分离点随流速改变、管束布置变化的缺点，具备测试通用性，可大量推广应用。本测试方法能准确获得旋涡脱落频率和管间流速，与理论涡街频率形成对应，有效判断管束结构在流致振动试验中有无涡街频率出现。

技术领域

本发明属于管束结构流致振动测试领域，具体涉及一种管束结构流致振动的涡街频率与管间流速测试方法。

背景技术

目前行业内，用于涡街频率测量的方法主要有两种：

第一种方法，传感器中置入热敏元件，旋涡产生时压差作用促使流体移动至电阻丝，流过时电阻值的变化频率与旋涡频率相对应，由此得到涡街频率；

第二种方法，传感器内置金属膜组成电容，旋涡产生升力变化时导致电容量发生改变，由电容变化频率得到涡街频率。

这两种方法中，虽然测量灵敏度都较高，但是涡街流量传感器均属于精密部件，传感器内置电子元件，内部结构复杂，长期作用于水下测量，传感器内部电子元件封装和制作成本高，单支成本昂贵，不利于推广应用，同时这种内置电子元件的构造精细，还很容易受到流体中杂质的影响。

因此，考虑到以上因素，可以考虑设计一种保证测量精度的前提下，还可以有效降低测量成本的测试方法。

发明内容

本发明提供的一种管束结构流致振动的涡街频率与管间流速测试方法，根据测量管表面产生交替脱落的旋涡时两侧的压力产生交替性变化的原理，测试管两侧旋涡脱落区压差变化频率获得旋涡脱落频率。利用该原理，采用机械结构的涡街流量传感器即可实现涡街频率和流量的测试。

本发明的技术方案如下：

一种管束结构流致振动的涡街频率与管间流速测试方法，其特征在于步骤如下：

步骤一，在作为试验件的管束结构上选择若干根测试管，根据前期管束结构流体仿真结果和经验判断选择流速较大区域，进行涡街流量传感器的布局；选择管束结构出入口处和V型拐弯处作为测量点；因为一般管束结构出入口处的管间流速大，V型拐弯处有流体方向发生变化，易出现涡街频率，均适合作为测量点；

步骤二，在涡街频率测点处将测试管沿径向切开，将涡街流量传感器安装于测试管的切口处，涡街流量传感器的两端分别与测试管的两个切口连接；

步骤三，在测试管同一圆周截面的管壁上打三个引压孔，测试管内部的三根导压管分别与三个引压孔相连，用于测量管间流速；

步骤四，涡街流量传感器连接的毛细引压管和引压孔连接的导压管均从测试管内端部引出，所述导压管均通过接插件分别与外部的差压变送器和差压传感器连接，其中，差压变送器用于管间流速测试，差压传感器用于涡街频率获取；

步骤五，将带测试管的管束结构整体装配完成后，持续加水压测试接插件的密封性，同时连接差压变送器和差压传感器至数据采集分析仪，测试流体压力信号是否正常；

步骤六，当接插件密封效果达到预期效果，且流体压力信号测试正常后，将试验件置于测试台架上，连接水循环系统，然后进行正式的流体压力信号采集工作，在不同的流速下进行管束结构流致振动试验，实时采集各导压管的流体压力，单次采集时间至少5min，每个工况重复次数至少5次；

步骤七，测试完成后，分析处理数据，获得管束结构的旋涡脱落频率和管间流速数据，判断管束结构在一定流速下是否出现理论涡街频率。

针对上述测试方法，进一步如下：