超声测流在渐缩流道中的应用及其准确度分析

发布时间：2022-01-19 15:30

　　多声道超声测流装置用于圆形管道或矩形方涵时具有成熟的数学模型,用于泵站入口的渐缩流道时,由于流道截面积的变化和内部流速分布的复杂性,大大提升了流量测量的难度。本文利用CFD模拟了前柳林泵站渐缩流道的内部流场,分析了超声测流装置的声道流速分布特征,比较了渐缩流道中两种不同流量计算模型的测量准确度。结果表明,渐缩流道中应用矩形流道算法导致的流量计算误差大约在3%～4%之间,矩形优化算法OWIRS的准确度提升并不适用于渐缩流道,通过修正G-L方法计算截面的位置可以提升测量准确度。实际测量中声道缺失会导致明显的流量系统偏差,利用曲线拟合的方法可以在一定程度上使偏差得到补偿。 

【文章来源】：水力发电学报. 2020,39(05)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

测量声道轴向流速俯视图

式中：B,H分别为流道宽度和高度。IEC 60041中建议测流装置采用交叉4声道配置，其流量测量的扩展不确定度估计在1%～2%之间[17]。只考虑积分误差时，矩形流道中交叉4声道配置的G-L积分误差在0.6%左右，矩形优化方法误差在0.2%左右。

部分泵站在其入口渐缩流道处安装超声测流装置，通常其前半部分为一个矩形断面逐渐收缩的方涵，其流道的宽度不变，高度随水流方向逐渐减小，在某一断面后变为肘型弯管与水泵相接。典型的交叉4声道超声测流装置如图3所示，在壁面不同高度布置4个声道层，8个声道分为声道面A和声道面B，两个交叉的声道组成一个声道层。测量流量是将声道测量出的速度数值积分得出截面平均流速，再将截面平均流速与截面面积相乘计算得出的。渐缩流道流量测量的难点，一是测流装置安装位置的面积是沿流向变化的，必须将平均流速的积分计算和截面面积变化匹配起来；二是上游来流条件会造成复杂的截面流速分布。通常，渐缩流道采用矩形流道模型计算截面平均流速，选取经过所有声道交点并与流动方向垂直的矩形截面作为流量计算截面。但由于渐缩流道探头安装段的截面面积沿流方向越来越小，实际测量中测流装置测量的平均速度并不能明确对应的是哪个截面。另外，探头安装段的复杂流场也必然会对超声测流装置的截面平均流速计算准确度造成影响。

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硕士论文
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本文编号：3597108