1引言 流量计实流校准时的参比条件是流动状态必须为定常流（稳定流）。所谓定常流就是流场中各点处的流速、压力、密度和温度等诸参数不随时间变化的一种流动状态。
真正的定常流只有层流条件下才存在，大多数工业管流为紊流（也称湍流）状态，其流动参数在与时间无关的平均值附近随时间有微小的变化，只能称“统计定常流”或“平均定常流”。如果这种波动类似于充分发展的管流，而且无周期脉动，就像ISO5167－1中规定的那样，则仪表显示的瞬时流量与正常测量不确定度应该无任何差异。
如果流动流体的某个参数如流速、压力、密度、温度等不断地随时间变化，就称非定常流。如果测量管段中地流量虽为时间的函数，但在足够长的时间间隔内的平均值是一个常数，则称这种流动为（具有恒定平均值的）脉动流。它是非定常流中的一种流动状态，
脉动流可分为周期性脉动流和随机波动脉动流。有关文献中讨论的通常指周期性脉动流。
2脉动流的发生
流动脉动流常见于工业管流，它可能又旋转式或往复式原动机、压气机、鼓风机、泵产生，带翼的旋转机械也能以叶片通过频率产生小的脉动。有的容积式流量计也能产生脉动。振动引起的共振，管道运行和控制系统的振荡，阀门、管道配件、阀门或旋转机械引起的流动分离，也是流动脉动可能的来源。流动脉动还可能有流量系统和多相流引起的流体动力学振荡所引发。例如流体流过测温保护管，如同流过涡街流量计的旋涡发生体而产生涡列；在三通连接的流路中，自激引起流体振荡等。
从现场仪表指示往往看不出工业管流中脉动的存在，这是因为平常使用的流量计、压力计响应较慢，而且设有阻尼，但事实上，流动脉动可能是存在的。脉动还可以从上游传递到下游，也可以从下游回溯到上游，所以脉动源可能在流量计的上游影响其示值，也可能在流量计的下游影响其示值。然而从脉动源到流量计的距离增大能使脉动衰减，幅值变小。可以通过可压缩性效应（包括气体和液体），使之衰减到在流量计安装地点探测不到脉动幅值。
流动脉动频率范围从若干分之一赫到数百赫，脉动幅值从平均流量的百分之几到百分之一百，甚至更大，都是可能的。在脉动幅值小的时候，往往难以区别脉动流和紊流。
脉动流的主要参数有脉动幅值、脉动频率和脉动波形。其中，脉动幅值多用流速波动均方根值与时均流速之比来表示。
3稳定流阈值
目前工业上常用流量计标准规范都指明流量计只能用于稳定流，它是流量计基本误差参比条件之一。实际上，各类流量计应用稳定流都有一个阈值，即允许的非定常流的界限值。
（1）差压式流量计 差压式流量计在下式的流速脉动幅值可界定为稳定流。
  式中
 ——流速波动均方根值； ——瞬时轴向流速； ——流速波动值； ——时均轴向流速。等效的差压脉动阈值为
 /   式中
 ——差压波动均方根值； ——时均差压； ——脉动条件下瞬时差压； ——差压波动值。（2）涡轮流量计 在给定的流速脉动幅值条件下，随着脉动频率的增高，涡轮流量计读数趋于升高。对于正弦波动脉动，产生0.1％系统误差所对应的脉动是3.5％，所以正弦脉动的阈值为
 通常激光多普勒和热量风速表能测定流速脉动幅值。如果流量计输出脉冲频率是已知的，而且涡轮惯性也是已知的，则可由流量计显示的脉动幅值推算实际流量脉动幅值，并估算校正系数[1]。
（3）涡街流量计 涡街流量计的旋涡剥离过程随流动脉动产生很大误差。当脉动频率接近旋涡剥离频率时，会出现严重问题。但在脉动幅值足够小的条件下，因为脉动被忽略，因此不发生测量误差。此界限幅值只有平均流速3％[2]，类似于流速扰动幅值。
4脉动流的流量测量 ET= 或 或 式中 U——轴向流速； 公式应用条件为 ET为实际测量的附加不确定度，它可能小于阻尼条件的允许不确定度 在具体实施中，以下的措施也是有益的：节流装置尽量远离脉动源；节流装置采用尽量大的 ②涡轮流量计 a.非定常流运动方程。涡轮流量计输出随时间变化的关系f(t)对于通过流量计的瞬时流量随时间变化的关系qv（t）可由下面的运动方程描述。
式中 b——流量计的动态响应参数（对于指定流体）； f——流量计指示的瞬时流量（频率信号）； t——时间； qv——实际瞬时流量； JR、JF———涡轮转子转动惯量和滞留在转子中流体的转动惯量。 其中，b代表的是流量计和液体的联合特性，而不只是流量计的特性。对于给定的平均流量， b.动态响应参数的获得。获得响应参数值的方法有两个：一是通过阶跃响应测试获得；另一是通过文献中许多分析公式计算。 动态响应参数不仅同具体的涡轮流量计本身有关，而且同流体的密度有关，许多研究者建议b与 表6.1是文献[2]给出的典型涡轮流量计的动态响应参数。 表6.1响应参数典型值
注：1. 1in＝0.0254m。 2. b在表中的单位是在空气、大气压条件下，特别指出情况除外。 c.平均流量误差的估算。根据方程式（6.11），任何瞬时的误差由下式给出。 在忽略了式（6.12）中的dqv/dt与df/dt的误差后 ，式（6.12）可写作 在频率为fp和幅值为 的正弦脉动这一特殊情况下，误差可写为
式中，G（ 阿特辛松对流量计的响应做了大量的实验，证实了他的结果[1]。图6.5示出了平均流量误差 从而使人们能比较方便地使用式（6.14）估算误差。
 图6.5 平均流量误差同 ③涡街流量计 a.脉动频率的影响。在分析流动脉动对涡街流量计影响时，脉动频率也是重要参数，起决定性作用的是脉动频率与旋涡剥离频率之比值，当此比值较小时，具有近似的稳定流特性，旋涡剥离频率随流速变化，斯特罗哈尔数或校准常数不变。 当脉动频率与旋涡剥离频率之比值较大时，就出现一种强烈的趋势，即旋涡剥离周期被“锁定”为与脉动周期相同（fv=vp）或一半（ 关于流速脉动幅值 b.用涡街流量计测量脉动流流量。采取合适的阻尼方法将脉动衰减到足够小的幅值（通常为3％），是用涡街流量计测量脉动流流量的最常用也是最有效的方法。但当经过努力脉动幅值仍高于3％，则可对测量不确定度进行估算，然后对误差进行校正。 脉动引起的锁定现象应设法避免。可行的方法有两个：其一是制造发生体较窄的涡街流量计，将仪表的输出频率提高。从而使旋涡剥离频率同脉动频率错开得远一些；其二是采用插入式涡街流量计测量大管径流量。在相同流速的条件下，小口径流量计输出频率比大口径高若干倍，因此采用插入式涡街流量计也能将旋涡剥离频率同脉动频率有效错开。 c.测量不确定度的估算。如果 如果fv比fp高得多，但无明显的的锁定现象，流速脉动幅值在0.1～0.2之间，则误差可能为流量示值的10－1的数量级。
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脉动流对流量测量的影响分析
时间:2010-09-29 08:18来源:文献整理 作者:六子 点击:次
1引言 流量计实流校准时的参比条件是流动状态必须为定常流（稳定流）。所谓定常流就是流场中各点处的流速、压力、密度和温度等诸参数不随时间变化的一种流动状态。 真正的定常流只有层流条件下才存在，大多数工业管流为紊流（也称湍流）状态，其流动参数
(6.8)
(6.9)
(6.10)
——轴向时均流速；
——流速脉动分量；
——流速脉动分量均方根值；
——差压脉动分量均方根值；
——稳定流下差压值；
——脉动流时节流件取压口处差压， 
；
——差压脉动分量；
——差压时均值。
。可以用（1－ET）作为修正系数，对节流装置流出系数进行修正。
，为此可适当减小管径；两根差压引压管阻力应对称。
（6.11）
有参考时间间隔或时间常数的特性。对DN25～DN100的流量计，测量压力接近大气压的气体流量，典型时间常数为1s数量级；对DN20～DN50的流量计，测量水流量时的时间常数也是1s数量级。显然，由于脉动产生的附加误差，流量计测量气体（在大气压条件下）比测量液体误差大。
成反比关系。而且实验已经证实流动是相似的，所以，在流体为空气时由阶跃响应测试获得的响应参数，可由空气和液体密度换算得出液体流动的响应参数。
3)
（6.12）
(6.13)
（6.14）
）的值从1（ 
时）到1.6（ 
时）平滑地变化。
的关系，其中
参数的理论关系
）。在锁定条件下，流量计输出停顿，流量指示误差可高达±80％。当脉动频率大大高于旋涡剥离频率时，无明显的锁定现象，但斯特罗哈尔数变化，其后果是稳定校准数据明显偏离，达到10－1的数量级。
的试验数据表明，此幅值不能超过20％。关于脉动频率的限定，在最低流速时，脉动频率应小于旋涡剥离频率的25％。
<0.25而且 
<0.2，测量不确定度约1％。
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