我們能看見聽見并感受到這個豐富多彩的世界，依賴眼睛、耳朵以及皮膚這些器官。

在管道密布的流體世界，也有自己的各種器官，像壓力傳感器、光線傳感器、溫度傳感器，以及我們這期的主題——流量傳感器。

流量傳感器可能離你很遠，在郊區的化工廠，在萬米高空的飛機，甚至大氣層外的空間站。但也可能很近，炎熱夏季里救命的空調，路上跑的汽車，以及你每個月要交多少水費燃氣費，都是流量傳感器說了算。

流量傳感器的原理說簡單很簡單，只需要測得流體的速度，然后乘以面積，就得到了流量。但說復雜也很復雜，想準確測出流速并不是一件容易的事。一百多年來，人們根據流體的種類、速度、測量的精確度等限制條件，發明了容積式、差壓式、渦輪式、電磁式等十幾種基于各種原理的流量計。

本期主要講講那些基于流體力學設計的流量計。看完絕對讓你感嘆，發明流量計的人真是天才。第一種，基于文丘里管的差壓式流量計。

流體流過管徑變化的管道時，根據伯努利原理，會產生你最熟悉的流體力學現象：流速大壓強小。

這一點從AICFD軟件的仿真結果可以看出，在管徑小的位置，流體流速更高，同時壓力也更小。

此時如果取管道上兩個不同位置，基于流量守恒和能量守恒或者說伯努利原理得到方程組，然后通過傳感器測出兩處壓力值，那么就能得到流速了。

這種差壓式流量計結構異常簡單，想用壞都難。但從它的工作原理你也能猜出，當流體流速太低產生的壓力變化太小，或者流速過大導致密度變化時，就可能測不準了，需要做修正。除了使用文丘里管，還有使用皮托管、孔板以及噴嘴的，雖然它們產生壓差的原因不同，但都是通過測壓差來得到流速。

第二種，渦街式流量計，基于流體力學上最經典的現象，卡門渦街。

當流體流過一個物體時，物體兩側會周期性地出現并脫落旋轉方向相反、排列規則的旋渦。旋渦會產生振動，且脫落頻率和流體的速度直接相關。那么此時只需要在物體下游放一個振動傳感器，來檢測旋渦頻率，就能反推得到流體的速度。

渦街流量計沒有運動部件，也很耐用。同樣，流速太低時可能沒法用，另外流體中還盡量不能有雜質，不然沖過來一個固體碰到振動傳感器，它可能會懵，剛才碰到我的是固體還是旋渦？緊接著流速也就測不準了以上講的這兩種壓差式流量計和渦街式流量計因其結構簡單結實耐用的特點，廣泛應用在石油化工等各種工業場景包括飛機上及大型商場的中央空調中。

第三種，渦輪式流量計。這個原理就很簡單了，跟發電廠的渦輪一樣，流體流過渦輪會推著它轉起來，而且流速越快轉速越高。所以只需要檢測轉速，就能知道流速了。我們家里的自來水水表，一般都是這種渦輪式流量計。

第四種，熱線式流量計。顧名思義，基于一根發熱的線測流量。具體而言，一根金屬絲通電之后，如果通過實時調節電流讓其溫度不變，那么它的發熱功率就等于散熱功率，其中h是金屬絲和流體間的換熱系數，和流體速度有關，那么就建立了流體速度和電流間的一一對應關系，通過測電流就得到了流速。

現在很多醫用呼吸機測流量以及汽車發動機測進氣量就用的這種熱線式流量計，精度很高。

以上就是幾種基于流體力學原理設計的流量計，至于那些基于多普勒效應的超聲波流量計、基于電磁感應的電磁流量計、基于科里奧利力的質量流量計以及愚公移山式的容積式流量計，就不在本期的范圍啦，感興趣的可以自行研究。

也歡迎行家在評論區補充，我們下期見~