基于數(shù)值仿真與PIV的楔形流量傳感器流場(chǎng)研究.pdf

1、數(shù)值仿真是研究流量測(cè)量?jī)x表的重要手段。數(shù)值仿真與實(shí)流流場(chǎng)的一致性一直是該領(lǐng)域科研人員不懈努力追求的目標(biāo)。實(shí)流流場(chǎng)信息的獲得，必須依靠先進(jìn)的流場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)。粒子圖像測(cè)速技術(shù)（PIV）是近些年出現(xiàn)的一種流場(chǎng)觀測(cè)新技術(shù)。很多科研人員將數(shù)值仿真與PIV實(shí)驗(yàn)觀測(cè)相結(jié)合，在驗(yàn)證數(shù)值仿真與實(shí)流流場(chǎng)一致性的同時(shí)，進(jìn)一步揭示流場(chǎng)內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理。本論文將數(shù)值仿真、PIV實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以楔形流量傳感器流場(chǎng)為平臺(tái)，提高了數(shù)值仿真準(zhǔn)確性，揭示了流場(chǎng)流

2、動(dòng)細(xì)節(jié)特征。
　　基于混合層流動(dòng)的簡(jiǎn)化湍流模型，對(duì)雷諾應(yīng)力封閉方程進(jìn)行了研究。將湍流模型中的參數(shù)a1與分離流動(dòng)物理機(jī)理聯(lián)系起來，得到參數(shù)a1對(duì)仿真結(jié)果的影響。以3種分離流場(chǎng)為例，驗(yàn)證理論分析結(jié)論?；诜蔷€性渦黏性理論，利用FLUENT軟件中的UDF技術(shù)，對(duì)湍流模型經(jīng)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　通過PIV實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，得到流場(chǎng)流線圖、回流區(qū)長(zhǎng)度、渦心位置、回流區(qū)邊界等流場(chǎng)時(shí)均流動(dòng)信息。獲得流場(chǎng)統(tǒng)計(jì)量平均結(jié)果。通過分析流場(chǎng)數(shù)據(jù)，獲得流場(chǎng)瞬

3、態(tài)流動(dòng)情況，揭示楔形流量傳感器流場(chǎng)中楔形下游渦旋脫落、發(fā)展和消失的全過程。將PIV實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)化湍流模型參數(shù)a1的設(shè)置，使流場(chǎng)回流區(qū)長(zhǎng)度的數(shù)值仿真結(jié)果與實(shí)流流場(chǎng)更符合。
　　將數(shù)值仿真與PIV實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。對(duì)5種截面的楔形流量傳感器流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，與PIV實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到不同湍流模型對(duì)流場(chǎng)仿真的影響；分析了參數(shù)變化對(duì)數(shù)值仿真的影響。通過數(shù)值仿真，彌補(bǔ)PIV實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的局限性，詳細(xì)說明楔形下游流向二次渦

4、流動(dòng)對(duì)回流的影響。通過對(duì)比數(shù)值仿真和PIV實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的流線圖，說明參數(shù)修正對(duì)數(shù)值仿真的重要性。
　　基于數(shù)值仿真和PIV實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，提出7種楔形流量傳感器，并進(jìn)行流量測(cè)量研究。得到流出系數(shù)、重復(fù)性等流量測(cè)量性能參數(shù)。綜合比較數(shù)值仿真結(jié)果、PIV實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果和流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證數(shù)值仿真和PIV實(shí)驗(yàn)觀測(cè)對(duì)流量測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)的一致性。得到一種線性度和重復(fù)性均較好的楔形阻流件截面形狀?；诹鲌?chǎng)分析，通過數(shù)值仿真和流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)，對(duì)楔形下游