雙向內(nèi)外管差壓流量計的數(shù)值仿真與實驗研究

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

本文從理論分析出發(fā),借用流體仿真軟件FLUENT對雙向內(nèi)外管差壓流量計在DN32管徑下的工作流場進行了模擬,研究了雙向內(nèi)外管差壓流量計的一些特性;結(jié)合實驗,對比分析了雙向內(nèi)外管差壓流量計、雙錐流量計和內(nèi)外管差壓流量計的各項性能。

本文的主要完成的工作如下:

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

2)利用FLUENT對擴散角進行了優(yōu)化,并以優(yōu)化的擴散角建立不同等效直徑比和分流比的模型進行仿真計算,得出等效直徑比和分流比對雙向內(nèi)外管差壓流量計性能的影響規(guī)律:流量計的壓力損失和差壓信號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,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,對比三種流量計的性能發(fā)現(xiàn):雙向內(nèi)外管差壓流量計的節(jié)能性、準(zhǔn)確性***好,靈敏度稍遜于內(nèi)外管差壓流量計;經(jīng)實驗驗證,結(jié)果基本一致,流出系數(shù)的誤差在2%左右。