双向内外管差压流量计的数值仿真与实验研究

双向内外管差压流量计的数值仿真与实验研究

流量计量是流量控制的基础,差压式流量计是工业生产中应用广泛的一种流量计,V锥流量计出现为差压式流量计的发展打开了一个新的领域。但是V锥流量计由于其本身结构的原因还存在着一些不足,针对其结构上的缺陷,有人提出了双锥流量计和内外管差压流量计。本文结合了这两种流量计的优点,提出了一种新的差压式流量计——双向内外管差压流量计。

本文从理论分析出发,借用流体仿真软件FLUENT对双向内外管差压流量计在DN32管径下的工作流场进行了模拟,研究了双向内外管差压流量计的一些特性;结合实验,对比分析了双向内外管差压流量计、双锥流量计和内外管差压流量计的各项性能。

本文的主要完成的工作如下:

1)分析双向内外管差压流量计的测量原理,建立理论模型;参照其他差压流量计,定义双向内外管差压流量计的等效直径比;分析流量计的工作流场特点,定义了分流比,确定了影响双向内外管差压流量计性能的三个主要因素为:扩散角θ、节流比β和分流比α。

2)利用FLUENT对扩散角进行了优化,并以优化的扩散角建立不同等效直径比和分流比的模型进行仿真计算,得出等效直径比和分流比对双向内外管差压流量计性能的影响规律:流量计的压力损失和差压信号随着等效直径比的增大而减小、随着雷诺数的增大而增大,压损比随着雷诺数的增大而增大;而在等效直径比确定时,压损比随着分流比的增大先增大后减小,而且等效直径比越大,压损比***大的模型的分流比越小;分流比小的模型在低雷诺数下流出系数更稳定,分流比大的模型在高雷诺数下流出系数更稳定。

3)在相同的等效直径比下,对比三种流量计的性能发现:双向内外管差压流量计的节能性、准确性***好,灵敏度稍逊于内外管差压流量计;经实验验证,结果基本一致,流出系数的误差在2%左右。