基于FFT与STM32 MCU的涡街信号处理系统设计

该文针对涡街传感器输出信号的特点和低流速时涡街流量计测量精度受限的问题,设计了一种基于STM32芯片的数字涡街信号处理方法与系统,将涡街传感器输出信号通过低噪声前置放大电路,可采集低流速下的涡街信号,再通过频谱分析法FFT准确计算出涡街信号频率,有效提高了测量精度。     

基于Hilbert-Huang变换的涡街信号处理方法

利用Hilbert-Huang变换(HHT)的固有模态分解特性，提出了一种涡街信号频率估计的新方法.采用压电传感器进行涡街信号的检测，通过分析信号经过固有模态分解后的时频特性，获得了不同模态所代表的噪声信号成分和实际涡街信号成分.模态中的一部分表示了信号中的噪声，而剩下的部分模态真实反映了信号的频率成分.在仿真的基础上，获得了去除噪声的部分模态瞬时频率与涡街频率的关系.研究结果表明，基于HHT的涡街频率估计方法，可以精确估计涡街信号频率并提高涡街流量计的抗干扰能力.该方法计算量小，能够满足涡街流量计在实际工程应用中的要求.     

新DFT递推算法在涡街流量信号处理中的应用

采用压电传感器的涡街流量计在测量中容易受到工业测量现场管道振动和流体振动引起的噪声干扰，传统信号处理电路不能保证仪表在工业现场的测量精度。利用三角函数的和差公式，推导了一种新的DFT递推算法，用于计算涡街信号的功率谱，通过谱分析得到涡街频率。实验表明，这种方法用于处理涡街流量信号具有算法简单，计算量小，实时性好，实现方便等特点，能有效抵抗噪声，提高测量精度，是一种新的涡街流量信号处理方法，且有很好的实用价值。     

双涡体扭矩检出式涡街流量传感器的研制

根据涡街流量测量的研究理论,对双涡体扭矩检出式涡街流量传感器的涡发生体及其扭矩检测方式进行了理论分析、结构设计。     

基于多传感器信息融合的涡街信号处理方法

针对压电式涡街流量计抗干扰性能差的缺点,提出基于多传感器信息融合的涡街信号检测方法.在该测量系统中,差压传感器测得钝体前、后的平均差压,压电传感器检测钝体下游涡街信号的频率,通过无迹卡尔曼滤波(UKF)算法将以上两种信息进行数据融合,有效提高了数字带通滤波器的锁定精度.在搭建的振动实验平台上验证了该方法的可行性,对比分析了本文方法和传统方法的测量结果.实验表明:采用该处理方法能够有效抑制外界的强振动噪声干扰对流速测量的影响,当最大振动噪声干扰的强度为涡街信号的4倍时,测量精度可以达到1%,增强了压电式涡街流量计的抗振能力,提高了流量测量精度.     

智能式双涡体涡街流量计的研究

双涡体涡街流量计，是将两个涡发生体沿来流方向顺序排列在流量计壳体中，迎流第一个涡姓体用来产生强烈的旋涡，斯事第二个涡发生体与第一个涡发生体之间产生流体相互和达到弱强，稳定旋涡的目的，并提供有效的检测方式和手段，同时使用压力传感器，温度传感器和ＭＣＳ－８０９８单片机，对流体的密度因压力，温度变化而引起的测量误差进行自动补偿，从而提高了测量准确度和重复性。     

注水井井下涡街流量测试仪及其应用

通过概述现有一些流量测试仪的特点和测试方法,重点介绍了一种新型注水井井下涡街流量测试仪的结构与工作原理、涡街流量传感器测量原理、测试工艺、技术指标等,并运用一现场实例验证了该仪器测试中集流装置易操作,流量传感器部分无可动部件、线性好、可靠性高、适应各种注水水质条件,以及测试后仪器清洗简单、维护方便等优点。     

压力传感器非线性补偿的研究

讨论了一类压力传感器的非线性补偿问题，给出了压力传感器非线性补偿器的数学模型和数学补偿的一般方法，数字补偿方法可将压力传感器精度提高到０．０５０．１％ＦＳ。     

用计时-计频方式精确测量涡街流量计信号

涡街流量计是一种测量流量的传感器，其输出信号是与流量成正比的脉冲频率信号，在不同介质和管径中测量流量时所对应的输出信号频率范围不同．采用常规定时采集信号脉冲数的方法容易在低频率产生误差．为了能够精确获取涡街流量计在低、中频段的信号，采用了输出脉冲信号计时与计频方式相结合的测频方法，重点介绍了交点频率的计算方法和误差分析，提供了用单片机实现这两种方法的测量原理和硬软件设计思路．     

基于小波消噪的传感器动态补偿方法

在利用传感器进行动态测量时，为了得到精确的测量结果，需要对传感器进行动态补偿，补偿环节可以通过系统辨识得到．由于测量噪声的存在，会使得辨识得到的补偿环节存在一定误差，影响到测量系统的精度．利用小波分析的方法可以对传感器输出信号进行滤波消噪．利用消噪后的信号，通过系统辨识方法建立传感器动态特性的补偿环节．仿真研究表明，采用该方法可以克服测量噪声对传感器动态补偿环节的影响．     

混合有限分析法对加热Poiseuille流的数值模拟及分析

加热Poiseuille流是晶体生长控制技术中常见的一种流动,用混合有限分析法对之进行数值模拟,给出了流场的流线、涡量、压力和温度的等值线图;并给出了雷诺数和密度弗汝德数的倒数与产生漩涡的关系曲线.     

天然气液化用高压涡流管内流动与传热分析

高压涡流管是撬装化天然气液化的关键设备.由于管内高压引起的超音速强旋转流与传统涡流管有本质的区别.由于强大的离心力,目前对三维强旋转湍流流动的测量与真实情况还有很大差异.利用数值计算方法,研究了在高压环境中涡流管内流场和温度场结构特性,提出利用冷热端压差配合特殊设计的喷嘴,有利于形成超音速流动,并在喷管段形成低温区域.控制高压涡流管的热端背压,有利于获得更高的制冷效率.     

壁面扰流影响边界层湍流拟序结构及强化传热机理的研究

从涡流发生器对湍流边界层拟序结构影响的角度来研究强化传热机理.利用计算流体力学软件FLUENT6.3对流体在放置斜截半椭圆柱式涡流发生器矩形槽道内的流动与传热特性进行大涡模拟(LES),得出流场中速度、涡量、温度与压力参数的瞬态变化特性,并对新型涡流发生器的特性及其对湍流拟序结构的影响进行了分析,得知拟序结构的控制对强化传热起着重要的作用.通过研究拟序结构对流场及温度场的影响,揭示了强化传热的机理,进而为寻求适合的壁面扰流元形式和结构参数,为实现传热强化和流动减阻打下基础.     

智能化旋涡流量积算显示系统的研究

以ＭＣＳ－８０９８单片机核心的旋涡流量积算显示系统，在抗干扰与频率信号自适应处理的基础上，配以压力传感器与温度传感器，对流体的密度因压力，温度变化而引起的测量误差进行自动补偿，从而有效地从强随机噪声干扰中正确检测出旋涡频率信号，得到标准容积流量。     

方腔涡流运动对压力脉动噪声影响的数值分析

为了研究水下方腔内的湍流流动情况,采用k-ε模型和大涡模拟(LES)方法分析了腔内流场的涡旋分布及其发展规律、关键位置的压力脉动特征,运用MATLAB平台对时域下的压力脉动信息进行快速傅里叶变换,得到频域脉动压力级结果,进而讨论了腔内关键压力点的脉动特征.结果表明:压力脉动的峰、谷特征与涡流运动状态具有良好的对应性;方腔不同位置点的压力脉动频率和压力级特征不同,与相应的涡流运动状态密切相关;通过与相同方腔模型脉动声压实验数据的对比表明,在40 Hz以上频率,方腔涡流压力脉动级与实验具有很好的符合度,验证了数值模拟和傅里叶分析方法的可行性和准确性.     

Experimental research of a novel vortex generator for solar absorption chiller

In this study, a novel generator for the single-effect LiBr-H₂O absorption chiller using solar energy was investigated. A dual-chamber vortex generator (DCVG) consisted of a lower chamber and an upper chamber. The hot weak LiBr-H₂O liquid entered the lower chamber tangentially through a small nozzle to create a strong vortex flow. Due to the rotating flow, the pressure was reduced toward the central portion of the lower chamber. Experiments were conducted under different solution flow rates and temperatures. The experimental results showed that the lower pressure developed in the lower chamber could reduce the saturated temperature and help the evaporation in the generator that is more heat could be utilized to generate more refrigerant vapor. When the inlet temperature was 90°C, the COP of a solar absorption chiller using the DCVG could reach 0.83, which was higher than of the conventional absorption chiller by 22%. Supported by the Opening Foundation of Beijing Municipality     

涡流板能量分离特性实验研究

涡流板由多个涡流管集合而成,可以克服单个涡流管制冷量小的缺点．用实验方法研究了人口参数和冷流比对涡流板能量分离特性的影响．实验中以空气为介质分别研究了人口温度、压力及冷流比对涡流板的制冷效应、制热效应、绝热效率的影响规律．研究结果表明,人口温度升高有利于涡流板能量分离;人口压力升高,涡流管制冷、制热效应增加而绝热效率下降;冷流比增加,涡流板制热效应和绝热效率增加,而制冷效应下降．因此,涡流板与单管涡流管具有相同的能量分离特性,为进一步研究涡流板奠定了基础．     

锥形涡诱导下正方形平屋盖风压特性

为揭示旋涡作用下的脉动风压功率谱特性和确立谱能量与旋涡运动或湍流尺度之间的演变关系,基于大跨屋盖结构风洞测压试验,以涡轴方向测点列和横风向测点列为研究对象,分析了来流非垂直于迎风墙面时3种不同来流工况(均匀流、格栅紊流和B类地貌)和3种不同风向角(15°、30°和45°)下正方形底面的平屋面风压分布和锥形涡涡轴的运动特征.分析结果表明,3种来流工况下屋面最大风吸力、最大脉动值均出现在屋面下三角区的迎风顶点附近.3种风向角下,30°时在迎风顶点附近锥形涡诱导的平均、脉动风压均达到最强.对于同一来流工况下,随着风向角的逐渐增大,涡轴与迎风前缘的夹角和再附作用范围均在逐渐减小.涡轴方向迎风点附近测点风压谱谱峰值与其对应的屋面风吸力成正比例关系:在高频范围内,测点风压谱相应频率对应的谱能量峰值越大,屋盖平均风吸力也越大;在低频范围内,相应频率对应的谱能量峰值越大,其脉动风吸力也越大.均匀流下涡轴方向各测点间的互相关性较弱,格栅紊流和B类地貌下测点间的互谱曲线呈现指数衰减模式.     

用晶格玻尔兹曼方法研究粒子在脉动压差下的运动

用晶格玻尔兹曼方法模拟脉动流场的形成过程中,发现脉动流场也是一个个的闭合环,但是由于受到入口脉动压差影响,涡流场不是一个完全稳定状态,而是在不断波动变化的.基于最近点法模拟单个粒子在涡流中的运动情况,发现粒子在涡流场中的运动呈现波动的形式,受到入13压强周期性扰动的影响,粒子的水平速度、竖直速度、角速度也呈周期性变化.     

基于DDES的离心泵蜗壳内部涡动力学研究

为研究离心泵蜗壳内部涡结构、涡演化的过程,基于DDES湍流模型和涡动力学的涡量对离心泵多工况下的旋涡运动进行非定常数值模拟。研究表明:对比外特性数值预测和试验数据,两者差值在允许的范围内,表明延迟分离涡方法的可靠性;对比涡量云图,DDES湍流模型较RNGk-ε湍流模型能清晰地看到由大旋涡破裂而成的小旋涡,能更好地模拟精细流场结构;蜗壳内的旋涡主要集中在进口和隔舌附近,旋涡随着流体一起运动,在运动的过程中,大旋涡破裂为许多小旋涡,同时涡量逐渐减小;随着流量的增加,流道内旋涡的分布范围逐渐减少,同时涡量也逐渐减小;在蜗壳第三断面处,沿径向取3个压力脉动监测点,发现随着直径的增大,压力脉动幅度逐渐减弱,同时隔舌位置的压力脉动远大于蜗壳其他位置。