旋进旋涡流量计-天津矿用旋进旋涡流量计-k8凯发仪表：

流体力学控制方程和湍流模型

旋进旋涡流量计的流体动力特性可以用流体力学基本方程描述如下.

连续性方程与动量方程[13,14]:

流量计内部为湍流流动,需引入湍流模型.标准的k-ε湍流模型用于强旋流或带有弯曲壁面的流动时,会出现一定失真,因此本文选用RNGk-ε湍流模型.湍流模型和相关方程在文献[11]中有详细说明,感兴趣的读者可参考这篇文献.图4为流量计物理模型,计算区域总长度为447 mm,网格划分采用的是非结构化混合网格,在局部流动复杂部分对网格进行加密.网格数大约为80万.在旋进旋涡流量计的流通管道上设置五个压力检测截面1,2,3,4,5.截面1位于扩张段的中部,截面2位于扩张段上游5 mm处,截面3位于扩张段上游10 mm处,截面4扩张段上游15 mm处,截面5位于扩张段下游5 mm处.分别在每个截面距壁面6 mm处设置对称两点作为压力脉动信号采集点.

压力损失与流量的关系.图中可以看出,原型流量计的起旋器前端加装螺旋导流叶片后,压损有了明显的减小.流体进入流量计前为是充分发展管流,进入流量计后首先通过的是相当于一个阻流件的起旋器,流体受到起旋器前端叶片的阻挡,当未加导流叶片时,会发生严重的流动分离,从而带来很大的能量损失;而前端增加螺旋导流叶片,流体以平行于流场的角度引导流体顺利并呈螺旋状流入起旋器起旋叶片,避免发生流动分离,压力损失得以减小.当增加叶片数量至7片后,压力损失比6个叶片时进一步减小,这是因为在增加叶片数量的同时减小了叶片厚度,流通面积面反而增大.从图7还可以看出,将扩张段角度缩小至30°和增大至90°时,压损曲线与60°(即原型)的情况相比基本没有变化,说明了在流量计压损方面,扩张角大小影响不大,起旋器的影响是主导因素.

对相位相差180°的两路压力信号做差分后能在一定程度上抑制管道同模干扰信号并且能使信号强度增大一倍,故而对小流量测量时更敏感,能有效提高测量精度.不同流量下原型流量计与参数改进后模型的差分压力信号幅值列于表3.

图8为各模型压力信号幅值与流量的关系图,可看出在起旋器前端加装螺旋导流叶片后,压力信号有了明显的增强,平均增幅达到49%.叶片数增加至7片后压力信号幅值比6片时有较大减弱,不可取.扩张角缩小至30°后信号较60°时变弱,扩张角增大至90°时信号*弱,可见扩张角不是越大越好,也不是越小越好,就本文数据来说,60°是*好的一个选择.

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