整流翼型均速管流量傳感器研究.pdf

1、均速管流量傳感器具有壓損小，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高等諸多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工等行業(yè)中。但是，自從均速管流量傳感器問世以來，其測量性能就一直受截面形狀及前后直管段影響，因此，本文通過CFD仿真與實流實驗相結(jié)合的方法，對均速管截面形狀進行優(yōu)化設(shè)計，以提高其測量精度和對不同流場的適應(yīng)能力。
　　 本文主要完成以下工作：
　　 提出了整流翼型均速管流量傳感器檢測桿截面形狀。計算流體力學(CFD)仿真與理論分析相結(jié)合，從

2、流場發(fā)展機理角度對以下問題進行了詳細研究。截面形狀對均速管總壓、靜壓的影響；阻塞比與均速管儀表系數(shù)的關(guān)系；分離角大小、分離點位置與均速管線性度的關(guān)系；尾跡區(qū)大小與均速管重復(fù)性的關(guān)系。研究表明：與圓形、菱形、子彈頭形等形狀相比，由于整流翼的整流作用，整流翼型均速管檢測桿后方的流體漩渦尺度變大、頻率變低、中心位置離靜壓孔更遠，對靜壓的影響變小，輸出差壓信號穩(wěn)定性增強，提高了均速管流量計的線性度和測量重復(fù)性；同樣由于整流翼的阻塞比及阻塞比變化

3、率作用，流體在流過均速管時，平均流速增大，靜壓降低，從而提高了輸出差壓。在直管段長度不足，流體流動不穩(wěn)定、速度分布紊亂的情況下，整流翼的整流作用明顯，可以保證較高的測量精度。通過CFD仿真，對整流翼型均速管及圓形、菱形、子彈頭形截面均速管測量性能進行的定量分析表明：DN50口徑整流翼Ⅱ型、Ⅲ型均速管的線性度分別為0.45％和1.54％，優(yōu)于圓形、菱形、子彈頭形截面均速管。流場發(fā)展機理及性能定量分析均表明，整流翼型均速管具有更好的性能。<

4、br>　　 均速管流量傳感器二維CFD仿真方法研究。以均速管工作原理、取壓孔位置選取方法等理論為基礎(chǔ)，通過分析及計算，研究了將均速管流量測量系統(tǒng)三維流場簡化為二維流場方法，得到5種二維模型。理論分析表明，過平均流速點的二維簡化模型最具代表性，能夠反映均速管內(nèi)部及其所在管道流場特點。采用這5種模型對菱形均速管進行仿真與實驗對比研究，發(fā)現(xiàn)過平均流速點的管道截面二維仿真，所得差壓與實驗結(jié)果的誤差優(yōu)于其它4種模型。通過理論分析及仿真與實驗對比

5、，找到了均速管仿真過程中，將三維模型簡化為二維模型的最優(yōu)方法。在保證CFD仿真精度的前提下，簡化了研究過程，提高了研究效率，節(jié)約了研究成本。
　　 整流翼型均速管流量傳感器測量性能實驗研究。對DN50、DN200口徑整流翼Ⅱ型均速管的測量性能進行了實驗研究，并與目前流行的圓形、菱形、Delta形均速管進行了對比。結(jié)果表明：整流翼型均速管測量性能明顯優(yōu)于其它截面形狀的均速管。從實驗角度驗證了整流翼的設(shè)計達到了理論與仿真分析的整流作

6、用，提高了均速管的測量性能。
　　 整流翼型均速管流量傳感器安裝影響實驗研究與流場分析。實驗研究了圓形、菱形、整流翼型截面均速管，在90°彎頭下游不同安裝方式(與彎頭垂直、與彎頭在同一平面)及不同前直管段長度等情況下的測量性能。實驗結(jié)果表明：由于整流翼的整流作用，相同安裝條件下，整流翼型均速管對彎頭下游紊亂流場的適應(yīng)能力優(yōu)于圓形、菱形截面均速管；相同均速管在垂直于彎頭平面安裝時測量性能優(yōu)于與彎頭在同一平面內(nèi)安裝。通過流場仿真，研