近年來渦街流量計依靠其結(jié)構(gòu)簡單、無可動部件、壓損小、量程比寬等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于液體、氣體和蒸汽等介質(zhì)的流量計量領(lǐng)域中。目前，國內(nèi)外對于渦街流量計的量值溯源，普遍認為可以進行跨介質(zhì)標定，如姜仲霞等認為在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，渦街流量計旋渦分離頻率對被測流體壓力、溫度、粘度和組分變化不敏感，在幾何相似和動力相似條件下可用一種典型介質(zhì)(水或空氣)進行標定。

基于這種認識，在對用于蒸汽計量的渦街流量計進行量值溯源時，同時受限于蒸汽實流檢測裝置運行成本高、安全性等因素，實際工作中通常使用水介質(zhì)或者空氣介質(zhì)代替蒸汽介質(zhì)進行實流標定。但由于蒸汽介質(zhì)具有高溫、高壓、可壓縮等特點，實際工作狀態(tài)與標定介質(zhì)空氣或水相去甚遠。隨著渦街流量計在蒸汽計量領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，計量糾紛也不斷見諸報道，引起了人們的關(guān)注。

研究人員針對渦街流量計在不同流體介質(zhì)下的計量特性以及影響渦街流量計計量特性的可能因素進行了大量研究。鄭燦亭從流體力學(xué)角度出發(fā)，根據(jù)相似原理分析了壓縮空氣代替蒸汽進行蒸汽流量計檢定的可能性。顧永偉等對渦街流量計進行了空氣和蒸汽實流標定測試對比分析，結(jié)果表明兩者標定流量對比誤差為2.5%。徐立毅對介質(zhì)溫度、介質(zhì)雷諾數(shù)、檢定管道內(nèi)徑與渦街流量計測量管徑不匹配、旋渦發(fā)生體尺寸改變等引起渦街流量計儀表系數(shù)變化的因素做了分析。

Vershinin和Polkovnikov采用數(shù)值模擬的方法研究了旋渦發(fā)生體形狀對渦街流量計中流動特性的影響，結(jié)果表明：蘑菇型發(fā)生體下游旋渦脫落穩(wěn)定性更好，且斯特勞哈爾數(shù)隨流速(雷諾數(shù))變化較小。許文達等從可壓縮流體的流體力學(xué)方程出發(fā)對渦街流量計的流場進行了分析，將介質(zhì)可壓縮性對渦街流量計計量特性的影響歸結(jié)到流體等熵指數(shù)κ，得出介質(zhì)可壓縮性會造成儀表系數(shù)K值增大，且隨介質(zhì)來流速度的增大這種偏差逐漸增大，文章還通過實流測試和CFD仿真得到渦街流量計在空氣和水介質(zhì)下的儀表系數(shù)偏差，驗證了理論分析。

許文達等從渦街流量計儀表系數(shù)K的定義式出發(fā)，總結(jié)出影響渦街流量計計量特性的主要因素為溫度和介質(zhì)可壓縮性，為了直觀地顯示各變量可壓縮性的影響程度，作者采用指數(shù)擬合的方法以壓力p、密度ρ和等熵指數(shù)κ為自變量得到了介質(zhì)可壓縮性影響擬合公式，考慮到溫度對發(fā)生體形變的影響，引入材料線性膨脹系數(shù)描述溫度對儀表系數(shù)的影響，最后將這兩個因素綜合到一起得到系數(shù)修正計算方法。蘇慶文等為了研究介質(zhì)可壓縮性對渦街流量計計量特性的影響，利用Fluent軟件對渦街流量計在蒸汽、空氣和水三種介質(zhì)下進行仿真研究，結(jié)果表明三種介質(zhì)下儀表系數(shù)從大到小依次為：空氣、蒸汽、水，說明空氣受介質(zhì)的可壓縮性影響最大。

許文達等對6臺不同口徑的渦街流量計分別在音速噴嘴法氣體流量標準裝置和冷凝稱重法蒸汽流量標準裝置上進行蒸汽和空氣介質(zhì)下的實驗研究，結(jié)果顯示空氣介質(zhì)下的儀表系數(shù)整體上大于蒸汽介質(zhì)下的值。

從目前對渦街流量計在不同介質(zhì)下的計量特性的相關(guān)研究來看，標定介質(zhì)的可壓縮性、溫度以及雷諾數(shù)，旋渦發(fā)生體的幾何尺寸等是影響渦街流量計跨介質(zhì)標定的主要因素，受此影響，采用空氣或水介質(zhì)作為標定介質(zhì)對蒸汽流量計量渦街流量計進行實流標定會產(chǎn)生一定程度的偏差。為保證蒸汽計量渦街流量計的計量可靠性、節(jié)約計量溯源成本、避免蒸汽貿(mào)易計量差額，有必要對渦街流量計在蒸汽介質(zhì)與空氣、水介質(zhì)下的計量特性進行研究，分析渦街流量計跨介質(zhì)標定影響因素的作用機理，并做出針對性修正。

現(xiàn)有的相關(guān)研究中，針對渦街流量計在不同介質(zhì)下的計量特性的實驗研究，測試流量點分布基本按照最大量程的不同百分比來劃分(如最大流量點的60%、40%等)，這種簡單的對應(yīng)關(guān)系沒有考慮介質(zhì)雷諾數(shù)的影響，缺乏理論支撐；一些研究人員從可壓縮流體遵循的物理方程出發(fā)，分析整理出與介質(zhì)可壓縮性有關(guān)的變量，并進行了數(shù)值擬合得到介質(zhì)可壓縮性理論擬合公式，這種理論分析計算結(jié)果與實流實驗數(shù)據(jù)存在一定偏差，不能完全滿足跨介質(zhì)標定的系數(shù)修正的實際需求。

該文從渦街流量計基本原理出發(fā)，結(jié)合流體力學(xué)基本原理，研究介質(zhì)可壓縮性對渦街流量計計量特性的影響，提出基于介質(zhì)可壓縮性的儀表系數(shù)修正數(shù)學(xué)模型，最后對按照雷諾相似準則進行的實流實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)值分析，通過最小二乘擬合得到儀表系數(shù)的可壓縮性修正公式。

審核編輯：湯梓紅