本節(jié)對(duì)阿牛巴流量計(jì)在直均流流場(chǎng)的流量測(cè)量進(jìn)行數(shù)值模擬。直均流流場(chǎng)及阿牛巴流量計(jì)模型的計(jì)算域如圖3-1所示。阿牛巴流量計(jì)各全壓孔上方安裝高度相同的矩形進(jìn)氣槽。進(jìn)氣槽高度為100mm。設(shè)置各矩形進(jìn)氣槽的進(jìn)口速度相同，流體流經(jīng)阿牛巴流量計(jì)各全壓孔的壓力基本一致，即構(gòu)造出流速分布已知的直均流流場(chǎng)。本文仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木W(wǎng)格劃分采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分法。計(jì)算采用的網(wǎng)格如圖3-2所示。
計(jì)算方法采用SIMPLE算法，數(shù)值模擬出不同進(jìn)口速度直均流流場(chǎng)的阿牛巴流量計(jì)內(nèi)部壓力分布，如圖3-3所示。由圖3-3可知，流體流過(guò)矩形進(jìn)氣槽后，流經(jīng)阿牛巴流量計(jì)時(shí)，在檢測(cè)桿前端即全壓孔開(kāi)孔位置附近形成高壓分布區(qū)。檢測(cè)桿背流側(cè)形成低壓分布區(qū)。當(dāng)改變矩形進(jìn)氣槽進(jìn)口速度時(shí)，高低壓區(qū)的壓力值發(fā)生變化，但是壓力分布的幾何區(qū)域基本沒(méi)有大的改變。仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)口速度超過(guò)10m/s時(shí)，阿牛巴流量計(jì)的流量系數(shù)趨于穩(wěn)定，故本仿真實(shí)驗(yàn)矩形進(jìn)氣槽的進(jìn)口速度下限為10m/s。
為確定不同因子對(duì)阿牛巴流量計(jì)測(cè)量精度的影響，模擬仿真了不同直徑比的阿牛巴流量計(jì)直均流時(shí)的測(cè)量特性。查DN100被測(cè)管道的阿牛巴流量計(jì)開(kāi)孔直徑為2mm，內(nèi)腔直徑為16mm，直徑比為1:8。本文設(shè)計(jì)直徑比為1:16、1:8、1:4三種尺寸的阿牛巴流量計(jì)。三支阿牛巴流量計(jì)上方矩形進(jìn)氣槽進(jìn)口速度為10m/s，仿真得到各阿牛巴流量計(jì)的內(nèi)部壓力分布云圖如圖3-4所示。
通過(guò)對(duì)圖像分析可得，不同直徑比的阿牛巴流量計(jì)內(nèi)部的壓力分布有差別。阿牛巴流量計(jì)所有全壓孔壓力的算術(shù)平均值作為流場(chǎng)測(cè)量處的真實(shí)平均全壓，簡(jiǎn)稱(chēng)真實(shí)值。阿牛巴流量計(jì)測(cè)量的平均全壓與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差為偏離度。隨著直徑比的增大，測(cè)量的平均全壓值與真實(shí)值的偏離度呈“先減后增”的變化趨勢(shì)，得到直徑比為1:8的阿牛巴流量計(jì)測(cè)量結(jié)果偏離度最小，為0.58%。
從表3-1中可以看出，不同直徑比的阿牛巴流量計(jì)測(cè)量結(jié)果的偏離度雖有波動(dòng)，但變化很小，都在0.66%范圍內(nèi)。即直均流流場(chǎng)中，均速管尺寸對(duì)其測(cè)量精度無(wú)明顯影響，阿牛巴流量計(jì)直均流的測(cè)量精度高。
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