V形内锥流量计关键参数对流出系数的影响

将计算流体动力学仿真试验和实流物理试验相结合,剖析V形内锥流量计的流出系数特性,探索不同等效直径比β、前后锥角以及雷诺数等对流出系数的影响规律。湍流模型为RNG k-ε模型。针对100 mm口径,设计了β值分别为0.50、0.65、0.85,前锥角分别为40°、45°、50°,后锥角分别为120°、130°、140°,共27种组合的V形内锥体,仿真介质为水,温度为293 K。经过数值模拟试验,获得了27条内锥流量计流出系数特性曲线。为进一步验证仿真试验结果,在已有实流试验系统的基础上,建立针对V形内锥流量计的专用自动标定平台。两类试验数据比较发现:内锥流量计的流出系数不仅和雷诺数有关,还与等效直径比β及前后锥角相关。首先,β值越大,流出系数越小,且β值越大,流出系数更易受雷诺数的影响;其次,β值相同时,前锥角对流出系数具有决定性的影响,而后锥角对流出系数的线性度具有一定程度的影响;第三,较大的前锥角可减弱雷诺数对流出系数的影响。数值模拟试验预测平均误差约5%,最大值小于10%。

上游单弯头对内锥流量计性能影响的仿真与实验研究

旨在获取上游安装单个90°弯头条件时内锥流量计所需要的最短直管段长度。将计算流体动力学数值仿真和实流实验有机结合,通过数值仿真揭示速度场与压力的分布信息,预测上游弯头及直管段长度对内锥流量计流出系数的影响规律,并结合实流实验进行验证。仿真和实验的介质均为常温水,雷诺数范围分别为0.498×105～4.98×105和0.14×105～5.1×105。实验包含基线实验与弯头实验两种类型,以基线实验为基准,其中节流比分别为0.45/0.65/0.85,利用平均流出系数相对误差及附加不确定度作为安装条件影响的主要评价标准,给出上游单个90°弯头的直管段长度,并与国外研究结论进行了比较。

内锥流量计流出系数预测方法研究

采用标准k-ε模型、RNG(Renormalization Group)k-ε模型、Realizablek-ε模型和Reynolds应力方程模型RSM(Reynolds Stress Model)对100 mm口径6种结构的内锥流量计内流场进行了数值模拟。在等效直径比β值为0.65的三种结构内锥流量计流出系数的仿真计算中,四种湍流模型计算结果与物理实验结果误差的平均值分别为4.19%,2.84%,2.88%和-0.822%;对β值为0.85的情况,各模型计算误差的平均值分别为11.8%,9.62%,9.30%和4.76%。研究结果表明,RSM模型在6种结构内锥流量计流出系数的预测中,计算精度较高,表现出了较好的性能,优于三种k-ε涡粘模型,更适于内锥流量计流场数值模拟与流出系数的预测。

基于上游渐扩管安装条件的内锥流量计性能预测

针对内锥流量计使用灵活性要求，利用计算流体动力学数值仿真和实流实验相结合的方法，研究上游渐扩管安装条件对内锥流量计性能的影响，以获取所需的最短直管段长度。研究对象是100mm口径、β值分别为0．45，0．65，0．85三种结构类型的样机。开展了基线和渐扩管两种类型的实验，仿真和实验的介质均为常温水，雷诺数范围分别为0．2488×10^5～2．488×10^5和0．3843×10^5-2．479×10^5，仿真结果和实验结论一致。利用附加不确定度和流出系数相对误差作为主要的评价标准，给出了上游渐扩管安装条件内锥流量计所需的直管段长度。

上游弯头对内锥流量计性能影响的仿真与实验研究

研究旨在获取上游弯头安装条件下内锥流量计的性能和所需要的直管段长度。研制了100mm口径、β值分别为0．45、0．65、0．85三种结构类型的样机。开展了上游单弯头、同一平面上连续两个90。成s型结构双弯头及互成垂直平面上连续两个90°双弯头的仿真和实验研究，仿真和实验的介质均为常温水，雷诺数范围分别为0．498×10^5～4．98×10^5和0．14×10。～4．5×10^5。仿真结果与实验结论一致，并利用平均流出系数相对误差及附加不确定度作为安装条件影响的主要评价标准，给出了上游弯头安装条件内锥流量计所需的直管段长度。

扰流对大口径内锥流量计性能影响的仿真研究

利用数值仿真方法,对800 mm口径、β值为0.726 8的大口径内锥流量计进行了CFD数值模拟研究。分别在内锥流量计的上、下游直管段处安装半月型孔板,通过扰流件对速度场的影响,分析内锥流量计的性能。研究结果表明:大口径内锥流量计流出系数几乎与雷诺数无关;如果在内锥流量计的上游5D、下游1D或更远直管段处安装扰流件,基本上不影响流出系数;若同时在上游和下游安装扰流件,此时下游的扰流件对速度场起到整流器的作用。