起旋器入射角度对旋进旋涡流量计性能的影响

为优化和扩大旋进旋涡流量计的计量范围,通过CFD方法,采用RNG k-ε湍流模型进行数值模拟并结合试验对150 mm口径的旋进旋涡流量计进行了研究。首先对起旋器入射角为57.5°的流量计进行了非定常数值计算,由于气体速度较低,在数值计算时不考虑气体的压缩性,计算结果能够反映压力损失的实际变化,流量计仪表系数的数值模拟结果与试验值基本吻合。通过试验验证了所采用的数值方法能对流量计的性能进行较好的预测。为进一步分析起旋器入射角度对旋进旋涡流量计压力损失和仪表系数的影响,对3种起旋器入射角度55°、57.5°和60°下的旋进旋涡流量计内部流场进行了三维数值模拟,对比分析了不同入射角下旋进旋涡流量计内部流场分布以及压力损失和仪表系数随流量的变化特性。研究结果表明:流体流经起旋器后压力会迅速下降,旋涡中心的压力相对较低,在喉部以前区域压力沿轴向基本成对称分布;发现起旋器入射角越大,流量计压力损失越大;起旋器入射角度对仪表系数有一定的影响,起旋器入射角越大,仪表系数越大。起旋器入射角度为55°时,旋进旋涡流量计性能最好。

基于CFD的旋进旋涡流量计结构改进设计

为了减少150 mm口径旋进旋涡流量计的压损，提出了增加流量计起旋器导程和壳体喉部直径两种方案，在120～2100 m3·h-1流量范围内，采用数值模拟和实验的方法研究了改进前后旋进旋涡流量计的压损特性与仪表系数，并对旋进旋涡流量计中压电传感器所在截面的内部流动特性进行了分析。通过数值模拟研究发现：两种方案均能降低流量计压损，但流量计的仪表系数均降低，不利于小流量的测量，且仪表系数精确度也有所变化。若仅考虑降低压损，同时增加导程和喉部直径比仅增加导程好。最后在音速喷嘴装置上对两种方案进行了实验，发现实验数据和数值计算结果变化趋势一致，达到了对流量计参数优化提高流量计性能的目的。