目前,旋进旋涡流量计应用中还存在压损较大、下限流量(始动流量)偏大、系列设计缺乏理论依据等问题.本文借助流体力学数值的方法对旋进旋涡流量计的结构参数做了系统研究,分析了旋进旋涡流量计压力损失情况和输出信号质量.文中采用导流叶片来降低压损,提高流量计性能,还着重考虑针对起旋器叶片数量、扩张角度等参数进行的优化研究.希望通过此项研究工作能够为旋进旋涡流量计的设计开发提供理论上的支持.
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.
1)目前所使用的旋进旋涡流量计多为智能型仪表,仪表安装好后,为保证流量测量精度,用户必须根据自己的实际需要准确设置有关参数,主要包括:流体类型选择、流体小密度设定、仪表系数(根据实际管径、常用流速及管道粗糙度等确定)的设定、标准工作温度和压力设定、截止频率设定、量程设定及输出参数(4~20mA或脉冲)选择等。智能型旋进旋涡流量计都具有流量校正和自诊断功能,它可根据不同工况自动进行相关参数的校正和误差分段修正,这可在一定程度上提高流量测量的准确度。
2)应对仪表进行定期校准,以保证仪表长期工作的准确性。
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