均速管流量计不均匀流场测量特性研究

发布时间：2020-04-22 00:54

【摘要】：均速管流量计因其结构简单、压损小等优点被广泛应用于大管径的流量测量。均速管流量计安装条件苛刻,其测量性能受前后直管段长度影响严重。故均速管流量计测量的未充分发展湍流流量值与实际值偏离很大。本文通过CFD数值模拟与实流实验,对均速管流量计不均匀流场的流量测量特性进行了研究。首先,由CFD数值计算得到不同流动介质、不同流速分布下均速管流量计内部压力分布云图及各特征点压力值;分析均速管内部压力发现:不均匀流场中均速管流量计内部压力分布不均,高压均值腔内有流动,造成全压孔处流速不为零。此时全压引压管引出的平均全压大于真实的平均全压,高压均值腔对全压孔压力不再有“均值”能力,即动压平均法在不均匀流场的测量原理有误。其次,使用三支尺寸不同的均速管流量计在流速分布不同的四处溪流进行实流实验。实验结果验证了仿真所得结论。最后,采用三因素三水平正交试验法,选出九组代表性试验方案,通过CFD仿真得到各因素水平下均速管流量计测量结果的精度,作极差确定造成测量精度低的主效应因素。分析实验结果发现:流动介质和均速管尺寸对每次测量精度的影响非常小,都在0.8%内;流速分布对每次测量精度的影响为3.02%,远远超过其他两种因素的影响,故可确定流速分布不均是造成均速管流量计测量精度低的主因。实验得到均速管流量计在对称式流速分布下测量精度较高,故均速管流量计安装位置前需增设流动调整器,改善流速分布对称性,以提高测量精度。
【图文】：

均流,结构化网格,进口速度,数值模拟

硕士学位论文计测量特性数值模拟量测量特性模拟的流量测量进行数值模拟。直均流流场及。均速管流量计各全压孔上方安装高度相。设置各矩形进气槽的进口速度相同，流本一致，即构造出流速分布已知的直均流用结构化网格划分法。计算采用的网格如[36]，数值模拟出不同进口速度直均流流场所示。

分布图,均速管流量计,内部压力,流速

V=12m/s V=13m/s图 3-3 不同流速下均速管流量计内部压力分布图由图 3-3 可知，流体流过矩形进气槽后，流经均速管流量计时，在检测杆前端即全压孔开孔位置附近形成高压分布区。检测杆背流侧形成低压分布区。当改变矩形进气槽进口速度时，高低压区的压力值发生变化，但是压力分布的几何区域基本没有大的改变。仿真时发现当进口速度超过 10m/s 时，均速管流量计的流量系数趋于稳定，故本仿真实验矩形进气槽的进口速度下限为 10m/s。为确定不同因子对均速管流量计测量精度的影响，模拟仿真了不同直径比的均速管流量计直均流时的测量特性。查 DN100 被测管道的均速管流量计开孔直径为 2mm，内腔直径为 16mm，直径比为 1:8。本文设计直径比为 1:16、1:8、1:4 三种尺寸的均速管流量计。三支均速管流量计上方矩形进气槽进口速度为 10m/s，，仿真得到各均速管流量计的内部压力分布云图如图 3-4所示。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH814

【参考文献】