渦街流量計(jì)是基于卡門渦街原理實(shí)現(xiàn)測(cè)量的儀器儀表,由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力等行業(yè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圓形截面渦街流量計(jì)在小口徑管道的條件下,難以達(dá)到測(cè)量要求。而異形截面的渦街流量計(jì)由于其自身結(jié)構(gòu)的特性使得其在小口徑管道的條件下也能取得良好的測(cè)量性能。本課題基于日本SMC公司提供的PF3W系列渦街流量計(jì),運(yùn)用仿真和實(shí)驗(yàn)的方法從壓力損失、安裝環(huán)境、相似性方面進(jìn)行了研究。具體工作有:1、壓力損失仿真分析。通過(guò)對(duì)PF3W系列管路在各過(guò)渡段角度下的管道總壓損進(jìn)行仿真分析,確定使得管路總壓損最小時(shí)的過(guò)渡段角度值為40度左右。2、安裝環(huán)境仿真分析。把過(guò)渡段角度設(shè)為40度,對(duì)不同異形直管段長(zhǎng)度的情形進(jìn)行了仿真分析,根據(jù)斯特勞哈爾數(shù)的穩(wěn)定與否,確定了PF3W系列渦街流量計(jì)至少應(yīng)保有的異形直管段長(zhǎng)度區(qū)間。3、實(shí)流實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。針對(duì)以上仿真分析結(jié)果,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)管路進(jìn)行實(shí)流實(shí)驗(yàn)。仿真分析結(jié)果得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。4、相似性分析。通過(guò)仿真分析給出了小口徑異型管路渦街流量計(jì)幾何相似準(zhǔn)則:一,前后管路截面積比值相同;二,異形直管段截面的R/L值相同。然后通過(guò)分析渦街流量計(jì)測(cè)量上下... 

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卡門渦街形成原理

第2章CFD數(shù)值仿真17準(zhǔn)k-ε模型中高雷諾數(shù)的模型，RNG模型對(duì)低雷諾數(shù)的情形也能很好地進(jìn)行描述，給出了流動(dòng)粘性的解析公式。因此，RNGk-ε模型相比標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，在強(qiáng)流線彎曲、漩渦和旋轉(zhuǎn)等流場(chǎng)模擬方面具有更高的計(jì)算精度和可信度。因此，本課題采用基于湍流時(shí)均的連續(xù)性方程的RNGk-ε模型進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算。2.2PF3W系列管路介紹本課題是在PF3W系列渦街流量計(jì)發(fā)生體尺寸優(yōu)化，管路截面形狀優(yōu)化的基礎(chǔ)上開展的，因此仿真模型為小口徑異形管路。2.2.1管路參數(shù)本課題是基于PF3W系列渦街流量計(jì)開展的。PF3W系列數(shù)字渦街流量計(jì)是日本SMC公司研制的用于小口徑類橢圓形管路的新型流量計(jì)，屬于應(yīng)力式渦街流量計(jì)，主要用于單相液態(tài)流體的測(cè)量。根據(jù)測(cè)量口徑和量程的不同，PF3W系列數(shù)字渦街流量計(jì)主要分為三個(gè)型號(hào)：PF3W704，PF3W720和PF3W740。三種類型的數(shù)字渦街流量計(jì)量程比均為8:1，覆蓋了從0.5L/min到40L/min的量程范圍。表2-1是三種流量計(jì)的量程范圍，單位：L/min。表2-1PF3W系列渦街流量計(jì)量程范圍性能參數(shù)PF3W704PF3W720PF3W740流量范圍0.5-4L/min3-16L/min5-40L/minPF3W系列渦街流量計(jì)的橫截面并不是標(biāo)準(zhǔn)的圓形，而是小口徑平橢圓。圖2-1所示為PF3W系列的渦街流量計(jì)的管路形狀，圖2-2所示為發(fā)生體示意圖。圖2-1PF3W系列渦街流量計(jì)管路截面圖圖2-2發(fā)生體形狀圖RXY

第2章CFD數(shù)值仿真19圖2-3管徑突然變化流線圖圖2-4過(guò)渡段角度圖2-5不同β角度的模型示意因管道全長(zhǎng)會(huì)影響壓力損失，因此固定管道全長(zhǎng)，調(diào)整過(guò)渡段角度，建立相應(yīng)的仿真模型如圖2-5所示，考察不同角度下的管路壓損。2.2.3管路模型本課題組之前的研究是過(guò)渡段上游帶有彎頭的模型，通過(guò)仿真加實(shí)驗(yàn)的方法研究了彎頭和過(guò)渡段角度為70度的過(guò)渡段對(duì)流體的影響，并得出了流體流過(guò)彎頭和過(guò)渡段之后需要一定的距離才能使流體狀態(tài)穩(wěn)定的結(jié)論。仿真模型如圖2-6所示，彎頭半徑為1.5D，彎頭角度為90度，彎頭上游圓管長(zhǎng)度為10D。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]壓電風(fēng)扇激勵(lì)下柱鰭熱沉傳熱實(shí)驗(yàn)[J]. 李鑫郡,張靖周,譚曉茗.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2018(01)
[2]氣體羅茨流量計(jì)壓力損失的數(shù)值模擬[J]. 張國(guó)玉,蘇中地,林景殿.  真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(05)
[3]外夾式超聲流量計(jì)安裝管徑與儀表系數(shù)的關(guān)系研究[J]. 雷鎮(zhèn)嘉,劉敦利.  計(jì)量技術(shù). 2017(03)
[4]基于互相關(guān)分析的低雷諾數(shù)渦街流量計(jì)設(shè)計(jì)[J]. 舒張平,徐科軍,邵春莉.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2016(12)
[5]相似雷諾數(shù)法在滑溜水壓裂管柱摩阻測(cè)試中的應(yīng)用[J]. 張鋒三,沈一丁,任婷,王磊,馬國(guó)艷.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2016(25)
[6]氣體渦輪流量計(jì)流道壓力損失的數(shù)值模擬[J]. 陳鑠,蘇中地,林景殿.  中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(02)
[7]渦街流量傳感器與配管同軸度對(duì)流量測(cè)量影響的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 杜衛(wèi)民.  江蘇現(xiàn)代計(jì)量. 2015(03)
[8]雙錐流量計(jì)壓力損失實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張凌峰,劉鐵軍,謝代梁,許鵬.  中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào). 2014(02)
[9]渦街流量計(jì)雷諾數(shù)相似原理的驗(yàn)證分析[J]. 高潤(rùn)冬,劉辰魁,李少領(lǐng),王娟.  煤炭與化工. 2013(11)
[10]大小頭管內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬[J]. 劉俊,陳彰兵,李朝陽(yáng).  節(jié)能技術(shù). 2013(03)

博士論文
[1]基于差壓原理的渦街質(zhì)量流量測(cè)量方法研究[D]. 黃詠梅.浙江大學(xué) 2005

碩士論文
[1]基于MSP430的低功耗數(shù)字渦街流量計(jì)研究[D]. 王斌.天津大學(xué) 2009
[2]氣體渦街流量計(jì)和渦輪流量計(jì)儀表系數(shù)實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊彤.天津大學(xué) 2008



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