实压管道内天然气体积流量的PIV测试

利用PIV测试技术对DN100天然气水平管道内0.8MPa下的实流流场进行测试研究,得到旋度场、速度矢量场等。以实测速度矢量场的空间平均值拟合出圆管横截面上的主流速度分布并积分求得管流截面上的瞬时积分流量。试验通过连续测量发现了流场的瞬时流量存在明显的脉动特征;而在较长周期内采集到的瞬时流量呈正态分布,其平均值与声速喷嘴流量一致,测量精度与超声流量计相当。测试结果显示:该PIV系统可以用于体积流量计量,而较长周期内的瞬时流量均值可以作为标准流量。

气体的可压缩非定常性对天然气流量计量的影响

利用PIV测试技术对天然气管道内的实流流场进行了可压缩非定常性测试研究，以探究天然气的可压缩非定常特性对天然气流量计量的影响。测试结果表明：通常在充分发展的天然气湍流流动情况下，圆管流的瞬时（0．4～2．5μs）截面体积积分流量存在明显的波动，流量的相对脉动幅值保持在4％以内。这表明管道内的压力在天然气介质中是以纵向压力波形式传递的；而天然气在压力驱动下，由于其本身的可压缩特性，管道截面上的气体密度会出现疏－密相间的变化，相应的瞬间截面流量也会出现大－小相间的脉动。现场试验在测试区上游15D处加装DN100～DN50的变径管后，流场中气流的最大马赫数达到0．2，流量的相对脉动幅值明显大于常规4％的水平，气体可压缩比有明显跃增。此时气体的可压缩以及非定常特性显著，应该认真考虑其对流量精确计量的影响。