翼型流量计工作原理及其应用

　　一、AF流量计的工作原理

　　20世纪初，由流体力学边界层理论以及浸没物体扰流受力分析导出的机翼理论，奠定了人类自由翱翔天空梦想实现的基础。 一百多年来，人类航空/航天及航海(如水翼船)的发展，无一不是机翼理论的实际应用。AF流量计正是建立于机翼理论这一成熟流体力学基本理论之上、结合现代高新材料和先进传感技术开发出的一种高适应性、高可靠性的新型流量仪表。 其工作原理简述如下(见图1).

　　翼型物体。 因翼型剖面形状和仰角的作用，机翼上面边界层内的流速将高于机翼下面边界层内的流速，从而在机翼周围形成一个速度环量Γ。 由流体动力学伯努利方程，此速度差将导致机翼上下的压力差：流速高的上方压力低，而流速低的下方压力高，因此机翼受到一个向上的举力F。

　　由伯努利方程及浸没物体扰流受力分析可以导出力平衡方程式：

　　式中：F———机翼在流场中受到的举力;C———举力系数， 仅与机翼形状和仰角有关;ρ———流体密度;V———流场平均速度;A———机翼的投影面积，A=B·C，其中：B为翼展，C为翼弦长。

　　进而：

　　式(2)中，C(举力系数)仅与机翼形状和仰角有关。 当机翼形状和放置位置都确定后，C即为常数。因此，只要测出机翼上所受举力F，就可以根据式

　　(2)求出流速V。

　　AF流量计就是依据机翼理论，采用一个(或一对)翼型薄板作为流速信号发生器，放置于待测流体管道中。 当管道中流体流动时，翼型信号发生器即受到举力作用，此举力大小与管道中流速直接相关。 此举力值由与信号发生器相连的测力传感器检测出后，传输至流量积算仪进行记录、运算，并将计算出的流量值显示或打印。

　　由AF流量计的工作原理可知，AF流量计测速传感信号是力值信号。 在任何介质的流场中，放置的机翼都会产生举力。 如前所述，当机翼的几何尺寸和位置确定、介质的密度已知时，该举力的大小仅与流场中介质的流速有关。因此，AF流量计几乎适用于所有已知的流体介质测量，如水、油、各种气体及蒸汽、各种化工流体原材料、颗粒流甚至两相和多相流等。 此外，AF流量计中作为流速信号发生器的翼型薄板结构简单且无需任何可动件。 结合现代发展成熟的测力传感技术，AF流量计可以在复杂的环境条件下(高温、高压、污浊、振动或电磁干扰)稳定、准确、可靠地工作。

　　二、AF流量计的应用

　　在实际应用中，AF流量计一般由翼型信号发生器、测力传感器(变送器)和流量显示积算仪3部分组成。AF流量计的信号发生器为一个 (或一对 )翼型薄板，放置于待测流体中。 当待测流体速度分布接近均匀分布时，采用单个翼型信号发生器即可;若判断待测流体速度分布会畸变，则可在流速畸变处放置多个翼型信号发生器，信号采集后通过流量积算仪汇总经数学处理获得更为准确的测量结果。 此外，AF流量计也可以方便地应用于明渠流量测量中。