雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)的數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)研究

流量計(jì)量是流量控制的基礎(chǔ),差壓式流量計(jì)是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的一種流量計(jì),V錐流量計(jì)出現(xiàn)為差壓式流量計(jì)的發(fā)展打開(kāi)了一個(gè)新的領(lǐng)域。但是V錐流量計(jì)由于其本身結(jié)構(gòu)的原因還存在著一些不足,針對(duì)其結(jié)構(gòu)上的缺陷,有人提出了雙錐流量計(jì)和內(nèi)外管差壓流量計(jì)。本文結(jié)合了這兩種流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn),提出了一種新的差壓式流量計(jì)——雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)。

本文從理論分析出發(fā),借用流體仿真軟件FLUENT對(duì)雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)在DN32管徑下的工作流場(chǎng)進(jìn)行了模擬,研究了雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)的一些特性;結(jié)合實(shí)驗(yàn),對(duì)比分析了雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)、雙錐流量計(jì)和內(nèi)外管差壓流量計(jì)的各項(xiàng)性能。

本文的主要完成的工作如下:

1)分析雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)的測(cè)量原理,建立理論模型;參照其他差壓流量計(jì),定義雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)的等效直徑比;分析流量計(jì)的工作流場(chǎng)特點(diǎn),定義了分流比,確定了影響雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)性能的三個(gè)主要因素為:擴(kuò)散角θ、節(jié)流比β和分流比α。

2)利用FLUENT對(duì)擴(kuò)散角進(jìn)行了優(yōu)化,并以優(yōu)化的擴(kuò)散角建立不同等效直徑比和分流比的模型進(jìn)行仿真計(jì)算,得出等效直徑比和分流比對(duì)雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)性能的影響規(guī)律:流量計(jì)的壓力損失和差壓信號(hào)隨著等效直徑比的增大而減小、隨著雷諾數(shù)的增大而增大,壓損比隨著雷諾數(shù)的增大而增大;而在等效直徑比確定時(shí),壓損比隨著分流比的增大先增大后減小,而且等效直徑比越大,壓損比***大的模型的分流比越小;分流比小的模型在低雷諾數(shù)下流出系數(shù)更穩(wěn)定,分流比大的模型在高雷諾數(shù)下流出系數(shù)更穩(wěn)定。

3)在相同的等效直徑比下,對(duì)比三種流量計(jì)的性能發(fā)現(xiàn):雙向內(nèi)外管差壓流量計(jì)的節(jié)能性、準(zhǔn)確性***好,靈敏度稍遜于內(nèi)外管差壓流量計(jì);經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果基本一致,流出系數(shù)的誤差在2%左右。