應(yīng)用 Fluent 數(shù)值模擬軟件對 M 型流量計在圓管中的性能進(jìn)行數(shù)值模擬研究。仿真結(jié)果表明:M 型流量計作為一種新型的差壓式流量計，其測量裝置系數(shù) K 的線性度良好，在所計算的 4 種工況條件下均有良好的穩(wěn)定性。

目前，流量測量技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。但在非標(biāo)準(zhǔn)流量計的研究中，由于管道或工況復(fù)雜，急需一種測量精度高、儀表系數(shù)線性度穩(wěn)定的流量計，因此 M 型差壓式流量計作為一種在穩(wěn)定性及測量精度等方面表現(xiàn)良好的流量計，成為了應(yīng)用極為廣泛的流量計之一。在此，筆者建立了 M 型流量計的數(shù)學(xué)模型，仿真計算了不同管徑管道下 M 型流量計的各壓力參數(shù)，研究其在復(fù)雜管道中的應(yīng)用情況和穩(wěn)定性，以提高 M 型流量計在實際管道應(yīng)用中的防堵塞性能。

1.幾何結(jié)構(gòu)

M 型流量計屬于差壓式流量計的一種。對于差壓式流量計，節(jié)流件的選取直接影響流量計的性能 。M 型流量計主要由迎流面和背流面兩組取壓管道組成( 圖 1) 。在裝置的上游產(chǎn)生高壓區(qū)，下游產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的壓差。

2.數(shù)值模擬計算

計算介質(zhì)采用可壓縮空氣，應(yīng)用 Gambit 軟件對幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，使用基于有限體積方法的 Fluent 軟件進(jìn)行計算。利用 Fluent 數(shù)值仿真指導(dǎo)流量計的設(shè)計與優(yōu)化已經(jīng)成為研究流量儀表的一種很好的方法 。計算所采取的湍流模型為標(biāo)準(zhǔn) k-ε 模型，采用 Simple 算法對壓力和速度進(jìn)行耦合，同時，為了更加貼近實際工況，考慮了粘度及密度等物性的變化。

2． 1  數(shù)學(xué)模型

2． 1． 1  主要控制方程

2． 1． 2 湍流模型

標(biāo)準(zhǔn) k-ε 湍流模型的魯棒性非常好，適用于一般情況下的流場模擬，是應(yīng)用***廣泛的湍流模型之一，其包括了渦粘度系數(shù)、湍動能及其耗散率等因素，對湍流的長度、尺度和湍流速度進(jìn)行計算求解，是渦粘性發(fā)展起來的***簡單和完備的二方程模型 。

湍動能 k 和耗散率 ε 的輸運方程為:

 3.結(jié)束語

采用 Fluent 數(shù)值模擬軟件對 M 型流量計進(jìn)行計算分析，得出不同管道管徑下流量計的性能參數(shù)和速度分布，隨著速度的增加，壓差增加，性能更加穩(wěn)定。仿真結(jié)果表明: M 型流量計在所計算的幾種工況條件下均有良好的性能，測量裝置系數(shù)K線性度較好，其隨管徑的變化有所變化，但幅度不大，滿足工程應(yīng)用要求。后續(xù)需對管道內(nèi)不同介質(zhì)的流動狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，以使其更具有應(yīng)用普遍性。