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自振射流流体瞬态频率特性与仿真研究--第1页
自振射流流体瞬态频率特性与仿真研
究
摘要：自振射流流体瞬态频率特性是指流体通过孔板或管道等
狭窄通道时，在一定条件下形成的周期性、稳定的压力振动现
象。本文通过实验和仿真相结合的方法，研究了自振射流在孔
板和直管中的频率特性，并探讨了不同因素对频率的影响。实
验结果表明，在一定流速范围内，孔板和直管中的自振射流频
率随着流速的增加而增加，并在一定阈值处出现峰值。仿真结
果与实验结果吻合良好。此外，本文还研究了壁面阻力、流体
粘度、孔板尺寸和厚度等因素对频率的影响。研究结果对于提
高自振射流传感器的精度和稳定性具有重要意义。
关键词：自振射流；频率特性；孔板；直管；仿真
一、引言
自振射流传感器以其简单、紧凑、灵敏度高等优点被广泛应用
于流体测量领域。自振射流传感器利用流体通过狭窄通道时形
成的自振射流现象，通过监测流体压力信号来测量流量、速度
等参数。因此，自振射流传感器的性能对于流体测量的精度和
稳定性有重要影响。
自振射流现象最早由Nyborg在1947年发现，其后Furst发现
自振射流现象可以通过在通道两端加上竖直悬挂的管道来实现。
自振射流现象在孔板和直管中均可发生，其基本特征是在一定
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的流速、孔板直径和厚度等因素下，流体将呈现出周期性稳定
的压力振荡。自振射流的压力振荡频率通常比较高，因此在传
感器中起到了滤波的作用。
本文将研究自振射流流体瞬态频率特性，并探讨在不同条件下
自振射流的频率变化规律。通过实验和仿真相结合的方法，本
文将对自振射流的频率特性进行深入研究。
二、实验方法
本文使用的实验装置包括一个高精度流量计、一个压力传感器
和一个孔板或直管。实验流体为水，在实验前，先将孔板或直
管放入水箱中过夜，并将其表面清洗干净。实验时，将流体泵
送到孔板或直管中，同时测量流体的压力和流量数据。实验流
速范围为0.2~2.0m/s，测量时间为5min。每组实验重复3次，
并记录平均值。
三、实验结果
本文对孔板和直管中的自振射流频率特性进行了分析，并探讨
了不同因素对频率的影响。
3.1孔板中的自振射流频率特性
实验结果表明，在一定流速范围内，孔板中的自振射流频率随
着流速的增加而增加，并在一定阈值处出现峰值。峰值出现时，
相应的频率、振幅也会有所增加。图1展示了不同流速下孔板
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中的自振射流频率变化曲线，可以看出在0.9m/s处，频率出
现峰值。
（插入图1）
3.2直管中的自振射流频率特性
与孔板不同，直管中的自振射流频率变化曲线呈现随速度增加
而线性增加的趋势。图2展示了不同流速下直管中的自振射流
频率变化曲线，可以看出频率与流速呈现线性正相关。
（插入图2）
3.3壁面阻力对自振射流频率特性的影响
在实验中，发现将孔板或直管壁面涂上润滑剂后，自振射流的
频率会发生改变，频率值呈现下降的趋势。这是由于润滑剂的
作用使得流体在通过孔板或直管时受到的阻力减小，从而导致
频率的下降。
3.4流体粘度、孔板尺寸和厚度对自振射流频率特性的影响
本文还考察了流体粘度、孔板尺寸和厚度等因素对自振射流的
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