基于CFD的非标准孔板流量计的数值模拟

为了获得一种在性能和节能方面都较优的非标准孔板,以计算流体力学(CFD)为工具,模拟了标准孔板流量计与一类两通道非标准孔板流量计的内部流场,并探究了两大类孔板分别在β=d/D为0.5和0.7时的流出系数随雷诺数的变化规律,并与由Reader-Harris/Gallagher(1998)公式计算出的流出系数进行比较。结果表明:数值模拟的结果与按理论公式计算的结果相差较小,反映了模拟结果的正确性,比较两类孔板的模拟结果可知,两通道非标准孔板具有低临界雷诺数,永久压降低等优点。因此模拟结果为孔板的理论分析和实验研究提供了新的思路。

研究非标准孔板——锐孔板的规律和应用

由于特殊的工艺要求 ,测量氟气、氮气流量的检测元件 ,无法采用标准孔板 ,本文针对这一课题 ,在实践中摸索出小锐孔板的规律 ,并在生产中得到应用。

孔板流量计内空化现象的数值模拟

以计算流体动力学CFD软件为工具,通过引入Schnerr-Sauer空化模型,并结合多相流Mixture模型与RNG k-ε湍流模型,对两通道非标准孔板流量计在空化发生条件下的内部流场进行数值模拟。考查等效直径比β=0.7时,流场中蒸汽体积分数和压力分布的变化规律,入口压力对空化数的影响以及雷诺数对流出系数和压力损失的影响。结果表明:入口压力增加到一定值时,在环隙边缘处首先发生空化现象,并且随着压力的增大,空化发生的区域增大,空化程度加剧;空化数随入口压力的增大而减小;空化效应对流量计的流出系数的影响较大,而对压力损失的影响较小。研究结果对孔板流量计的测量误差原因分析和提高测量精度有参考价值。

孔板流量计孔型对流场影响的数值模拟

针对孔板流量计测量精度及节能降耗的要求,对5种结构的单孔板进行了数值模拟研究。进行了数值模拟与标准孔板实验比对,对模拟方法的可靠性进行了验证,在此基础上进一步完成了5种结构10组流速下的数值研究。通过速度矢量图得出孔口后流态的变化;计算流量系数,得出流量系数与雷诺数关系曲线、轴线距离与压力关系图、压差与雷诺数关系图。结果表明,5种孔板中外凹型孔板流量计Ⅱ因为板前缓冲段较为理想,对流体起到了整流的作用,减弱了板前流体死区的形成和板后涡流的形成,降低了孔板流量计的压力损失,且流量系数大,随雷诺数增大压差增大缓慢,压力恢复快。