內(nèi)錐流量計(jì)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、差壓流量計(jì)是工業(yè)中使用最廣泛的一種流量計(jì),廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、化工等許多領(lǐng)域.內(nèi)錐流量計(jì)作為一種新出現(xiàn)的差壓流量計(jì),和傳統(tǒng)的差壓流量計(jì)相比具有壓力損失小、要求前后直管段短、抗臟污等優(yōu)點(diǎn),尤其是在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合,如近海油田濕氣測(cè)量、垃圾焚燒發(fā)電、焦?fàn)t煤氣的測(cè)量等,具有明顯的優(yōu)勢(shì).由于內(nèi)錐流量計(jì)具有這些特性,因此近幾年來成為了國內(nèi)外的研究熱點(diǎn).錐體的幾何形狀對(duì)內(nèi)錐流量計(jì)的性能影響很大,尤其對(duì)流出系數(shù)的影響很大,但目前國內(nèi)外還沒有相關(guān)

2、的研究報(bào)道,因此有必要對(duì)此進(jìn)行研究. 本課題從錐體的幾何形狀對(duì)流出系數(shù)的影響著手,對(duì)三個(gè)等效直徑比下的27個(gè)幾何形狀的錐體進(jìn)行了研究,獲得了其仿真和實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù).所做的工作包括計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真、實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制、實(shí)驗(yàn)所需的校驗(yàn)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)的采集和處理四個(gè)部分. 首先,通過采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)內(nèi)錐流量計(jì)的流場(chǎng)進(jìn)行了仿真.主要工作包括Gambit幾何建模,通過比較選擇了RNG k-ε湍流模型來進(jìn)行計(jì)算,然后對(duì)27個(gè)

3、幾何形狀的錐體進(jìn)行了仿真.最后根據(jù)所仿真的數(shù)據(jù),研究?jī)?nèi)錐流量計(jì)的流出系數(shù)和錐體幾何形狀的關(guān)系. 其次,根據(jù)初步的仿真結(jié)果,設(shè)計(jì)了100mm口徑的內(nèi)錐流量樣機(jī)和九個(gè)不同幾何形狀的前后錐體.管體采用透明有機(jī)玻璃,九個(gè)前后錐體可組合出27個(gè)不同的錐體.在所有部件都完全可拆卸的前提下,保證錐體在管道的中心并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度. 然后,對(duì)現(xiàn)有的流量標(biāo)定設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn).包括采用多線程技術(shù)編寫了內(nèi)錐流量計(jì)的標(biāo)定程序,對(duì)數(shù)據(jù)采集板卡進(jìn)行了

4、校準(zhǔn),對(duì)差壓變送器的量程進(jìn)行了擴(kuò)展.在此基礎(chǔ)上,對(duì)27個(gè)錐體進(jìn)行了實(shí)際的實(shí)驗(yàn),并獲得了實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù). 最后,對(duì)所獲得的仿真數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理.通過和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較發(fā)現(xiàn):內(nèi)錐流量計(jì)的流出系數(shù)不僅和等效直徑比相關(guān),還與雷諾數(shù)有關(guān)；B值越大流出系數(shù)越小；β值越大,流出系數(shù)受雷諾數(shù)的影響越大；前錐角對(duì)內(nèi)錐流量計(jì)流出系數(shù)具有決定性的影響,后錐角則對(duì)流出系數(shù)的線性度有較大的影響；較大的前錐角可減弱雷諾數(shù)對(duì)流出系數(shù)的影響；和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比,