配氣站中，由于匯管結(jié)構(gòu)不合理且匯管出口流量差異太大，管路孔板流量計計量曲線常出現(xiàn)波動較大，測量值失真的現(xiàn)象。針對這種情況，文章使用流體仿真軟件 Fluent 建立了標準孔板內(nèi)氣體三維穩(wěn)定流動模型，計算了孔板穩(wěn)定流動時的流出系數(shù)和孔板前后 D 和 D/2 截面上的壓力差，利用壓力差、流出系數(shù)得到孔板計量流量，結(jié)合實際流量和孔板計量流量對孔板進行標定；分別計算了孔板在不同流量分配比例下的計量誤差。結(jié)果表明：采用 CFD 數(shù)值模擬可以有效獲得孔板流量計內(nèi)部的流場分布情況，并可根據(jù)具體的應(yīng)用場合得到相應(yīng)的計量流量和實際流量，從而實現(xiàn)對孔板流量計的標定。

孔板流量計由于結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低廉、又具有一定準確度,能滿足工程測量的需要,而且設(shè)計加工已經(jīng)標準化目前已成為天然氣計量中使用***廣泛的流量計。但是其準確測量是以流體的平穩(wěn)流動為基本條件的,當流體處于脈動流的情形下,流量計計量會產(chǎn)生很大誤差,嚴重時會使流量測量值失真[1]。根據(jù)部分參考文獻,其影響值可達12%以上[2]。長期的計量不準確可能會導(dǎo)致經(jīng)濟損失、計量糾紛。近年來,隨著各種CFD軟件功能的日益強大,許多研究者將這些商用軟件應(yīng)用于孔板等節(jié)流元件相關(guān)流場的研究中,但專門針對孔板流量計內(nèi)部回流流場進行系統(tǒng)分析還很少[3-8]。本文通過流體仿真軟件Fluent建立了孔板三維穩(wěn)定流動模型,計算了孔板流量計內(nèi)部的流場分布,分析了匯管較小流量出口孔板流量計計量誤差產(chǎn)生的原因,為孔板流量計計量誤差分析提供了新的思路。

1模型建立及求解

1.1理論基礎(chǔ)孔板流量計是以伯努利方程和流體連續(xù)性方程為依據(jù),根據(jù)節(jié)流原理,當流體流經(jīng)節(jié)流件時在其前后產(chǎn)生壓差,此差壓值與該流量的平方成正比,從而計算出流體流量。其取壓方式有D和D/2取壓、角接取壓和法蘭取壓等多種,其中D和D/2取壓法的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。