基于上游漸擴管安裝條件的內錐流量計性能預測
加入技術(shù)交流群
內錐流量計在許多方面表現出比傳統節流式流量計更為出色的性能，但內錐流量計尚未標準化，對其安裝條件的研究成了國內外討論與關(guān)心的熱點(diǎn)。STEpHEN A.IFFT等人利用實(shí)驗方法先后研究了上游單個(gè)90°彎頭與不在同一平面的、前后緊接的雙90°彎頭以及全開(kāi)和半開(kāi)閥門(mén)對內錐流量計關(guān)鍵參數的影響；此后，S.N.SiNgH，R.J.W.PETERs先后對內錐流量計的抗流場(chǎng)擾動(dòng)性能開(kāi)展了實(shí)驗研究；李彥梅等人利用數值仿真和實(shí)流實(shí)驗相結合的方法研究了上游單彎頭和雙彎頭安裝條件對內錐流量計性能的影響。天津大學(xué)的流量實(shí)驗室先后對內錐量計流出系數、可膨脹系數及濕氣測量等方面展開(kāi)了研究，并取得了寶貴的經(jīng)驗成果。
近年來(lái)，國內雖然掀起了推廣應用內錐流量計的熱潮，但對內錐流量計的關(guān)鍵技術(shù)指標、安裝條件未進(jìn)行相應的標定，大多直接沿用美國MCC.公司的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。針對100MM口徑、β值分別為0.45，0.65，0.85的內錐流量計，開(kāi)展了在漸擴管安裝條件下基線(xiàn)及上游不同直管段長(cháng)度的仿真研究，并做了一定的實(shí)驗驗證，預測了上游漸擴管安裝條件下的內錐流量計所需的最短直管段長(cháng)度。
1 建模與研究方案設計
1.1 內錐流量計的幾何結構
內錐流量計的結構如圖1所示。內錐體可以看作是兩個(gè)底面積相同的圓臺拼接而成，通過(guò)支架固定并與管道同軸，上游直接在管壁取壓，下游采用錐尾取壓方式，錐尾的壓力通過(guò)錐體內導壓孔和支架中的測量管傳遞到管壁取壓孔。
1 前端取壓口；2 尾部取壓口；3 管壁；4 支架；5 錐體
圖1 內錐流量計幾何結構
對100MM口徑、β值分別對0.45，0.65，0.85的內錐流量計開(kāi)展在上游漸擴管安裝條件下的數值仿真，然后針對β值為0.65的內錐流量計進(jìn)行實(shí)流測試，管內徑100MM定義為1D。為保證管內流體流動(dòng)為充分發(fā)展的湍流狀態(tài)，物理實(shí)驗樣機上游直管段100D，仿真實(shí)驗樣機上游直管段10D。其中，漸擴管安裝條件為：DN50的圓型管道經(jīng)過(guò)漸擴管（長(cháng)200MM）與DN100的圓型管道相連。設計方案如表1。
表1 研究方案設計（研究介質(zhì)：常溫水） 
2.1 幾何模型與網(wǎng)格剖分
仿真幾何模型利用Gambit2.2.30軟件建立，采用三維方式建模以保證數值仿真幾何模型與物理實(shí)驗樣機完全一樣。流量計主體管段長(cháng)400MM，在漸擴管的前端設有10D直管段，流量計后方直管段長(cháng)10D。為更準確地獲得錐體附近壓力的變化情況，在網(wǎng)格剖分時(shí)，采用size函數，對錐體附近的網(wǎng)格進(jìn)行細密的劃分，而遠離錐體的上、下游直管段區域網(wǎng)格逐漸變得稀疏，網(wǎng)格類(lèi)型為四面體，網(wǎng)格單元數量約60萬(wàn)。三維幾何模型與網(wǎng)格剖分如圖2所示。
評論