雙向內外管差壓流量計的數值仿真與實驗研究

流量計量是流量控制的基礎,差壓式流量計是工業生產中應用廣泛的一種流量計,V錐流量計出現為差壓式流量計的發展打開了一個新的領域。但是V錐流量計由于其本身結構的原因還存在著一些不足,針對其結構上的缺陷,有人提出了雙錐流量計和內外管差壓流量計。本文結合了這兩種流量計的優點,提出了一種新的差壓式流量計——雙向內外管差壓流量計。

本文從理論分析出發,借用流體仿真軟件FLUENT對雙向內外管差壓流量計在DN32管徑下的工作流場進行了模擬,研究了雙向內外管差壓流量計的一些特性;結合實驗,對比分析了雙向內外管差壓流量計、雙錐流量計和內外管差壓流量計的各項性能。

本文的主要完成的工作如下:

1)分析雙向內外管差壓流量計的測量原理,建立理論模型;參照其他差壓流量計,定義雙向內外管差壓流量計的等效直徑比;分析流量計的工作流場特點,定義了分流比,確定了影響雙向內外管差壓流量計性能的三個主要因素為:擴散角θ、節流比β和分流比α。

2)利用FLUENT對擴散角進行了優化,并以優化的擴散角建立不同等效直徑比和分流比的模型進行仿真計算,得出等效直徑比和分流比對雙向內外管差壓流量計性能的影響規律:流量計的壓力損失和差壓信號隨著等效直徑比的增大而減小、隨著雷諾數的增大而增大,壓損比隨著雷諾數的增大而增大;而在等效直徑比確定時,壓損比隨著分流比的增大先增大后減小,而且等效直徑比越大,壓損比***大的模型的分流比越小;分流比小的模型在低雷諾數下流出系數更穩定,分流比大的模型在高雷諾數下流出系數更穩定。

3)在相同的等效直徑比下,對比三種流量計的性能發現:雙向內外管差壓流量計的節能性、準確性***好,靈敏度稍遜于內外管差壓流量計;經實驗驗證,結果基本一致,流出系數的誤差在2%左右。