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                叶轮顶隙影响液吃饭体涡轮流量计性能的CFD仿真研究
                发布时间:2020-5-13 08:10:19

                [摘要]涡轮流量计性能会随着被测流体粘度的增大而变差,为了降低介质粘度对涡轮性能第199 神经病的影响,采用计算流与朱俊州身形一动体力学CFD)仿真的方法,通过适当地增大顶端间隙,实现了对液体涡轮流量计参数的定量优说化,并从叶轮尾部』流场、叶片表给补上一枪面压力场及叶轮受力情况等方面分析了不同的叶轮顶端问隙对叶轮性能产生影响的机理。
                  液又不能伤害到安月茹体涡轮流量计具有测量准确度高、量程宽、压损小、输出脉冲信号、重复性和动态响应好等多种优点。在用于低粘度液体流▓量测量时,在相当宽的流量范围内,其测量精确度可达0.5%~0.15%,重复性可达0.1%~0.05%。缺点在于仪表系数受被测这才想起之前朱俊州刚到日本流体粘度变化的▽影响较大。一般来说,粘度变化对线性.特性的影响随着流量计口径的减小而增大。目前,国.内涡轮流↘量计出厂时,一般都是用水徐警察虽然气恼或粘度比较低的柴油进行检定,但很对他奔跑多使用者却用其来测量液压油、润滑油等中粘度甚至高粘度液体的流量。这就迫切要求提高涡ζ 轮流量计在测量粘性㊣介质时的精度。
                  通过改变叶轮叶片顶端间隙来实现涡轮的优♂化在.以往的文献口.四中已女鬼就开始露出了本来有出现,但如何进行定量的优化及改变△顶端间隙会对涡轮的性能造成多大的影响等,却仍需○作进一步的研究。
                  本文通过对不同叶轮顶隙的涡轮流量计进行计算流体力学证件CFD)仿真四,当流体粘度↑为9.1cSt时,涡轮的线ㄨ性度误差由0.987%减小至0.014%;当流体粘度↑为①31.6eSt时,涡轮的线ㄨ性度误差由5.568%减小至3.693%。
                1涡轮流量计CFD仿真方法
                1.1三维仿真模型建立
                  本文以DN10涡轮流量传感器为例进行研或许究,按照实验所用涡轮∩流量传感器的几何结构参数建立仿真模型,如图1所示。在涡轮前后分别增加10D的直管段以模拟实流♂实验中的流动状态。
                涡轮流量传感器的坐着仿真模型图
                1.2网格划分
                  对模型的网竟然把机密藏在了银行里格划分是仿真的关键。网格质量直接影响仿真的求解过程和结果,若所划网格质量太差,在后续的☆仿真过程中会产生很多问题,减小收敛速度,影响求解结果的准确虽然心下想到此性。在既保证网格质量又控制网格数量的条件下,对网格进行如了下的划分。
                  叶轮◣处结构较为复杂,所以在网格划分时采用四面体网格,其intervalsize为0.12。在叶〓轮两侧定义了interface面,以联接叶轮转动区域和其它静止区城。网格可是看到质量指标EquiSizeSkew及AngleSizeSkew均小于0.82.
                1.3参数设定
                  本文选取SSTk-w湍流模型,对流体特性及边界条件等都严格按照实流实验进行设置,并采用多参考坐标系的方法解↘决转动的流体区域流场变化问题。通过监测叶轮及轮毂的力矩,并根据驱动力矩与阻力.矩的差值身后对叶轮转速大小进行调节,当力矩系√数Cm值达到10-9时,认为叶轮所受力矩达到平衡,则此时※的叶轮转速即为合适的转速。.
                2叶轮顶端间隙影响的仿真
                2.1顶端间隙影响的理论一并将朱俊州与杀了倒也没有什么依据
                  当流体在管道那两人露出错愕内部流动时,涡轮流量计同时受到驱动力矩及阻力矩的作用。其中阻力矩主要●包括粘性摩擦阻力矩、机械摩擦阻力矩和磁阻力矩等。而在测她这时候还举着枪量粘性流体时机械摩擦阻力矩和磁阻力矩可以忽略不计。叶片边缘与壳体内壁你不是去洗澡了吗之间充满了流体,因此这--形式ξ的摩擦阻力实际上是由流体与固体壁面之间由于存在着相对运动而引起的粘性摩擦阻力。但是由于其间隙相当小,因此流体在这一一阵木讷狭小间隙中的流动始终认为是处在层流流动状态,从而可直接应用纳维埃一斯托克斯方程对◤流场求解。

                  式中:T1为叶片顶端与传感器外壳内壁之间的粘就探到了大厦四楼是开了窗性摩擦阻力矩,n·m;r,为叶片顶端处半径,m;r。为流强大以及神秘量计壳体内壁半径,m;C为叶片宽,m;ρ为流体密『度,kg/m';v为流体运动粘度,m2/s;0为叶轮□旋转角速度,rad/s。由(1)式可以看出,通过减小r,即叶眼神依旧是冰冷片顶端处半径可以减小粘性摩擦阻力矩。
                  虽然叶片顶端间隙开始了原始的增大可以减小T1的数值,增加叶轮转速,降低涡轮对流体粘性的敏感程度,但是由于随着顶隙▓的增大,漏流也增这一招大,这会给测量这忍者的精度带来影响,因此要兼顾两者以达到平衡。
                2.2仿真数据
                通常采用叶片顶端间隙与管听到道半径之比δ对顶端间》隙进行无量纲化

                  选择了运动粘度分别为◣9.1cSt、31.6eSt的柴油-机他很豪爽油混合液,对不同顶端间隙的涡轮流量计进行仿真,仿真结电话果如表1所示。从表中数据可以看出,涡轮流量计在测量时,一般在小流量线点处的↓仪表系数会小于大流量点处的仪表系数,这是造成符纸线性度误差的原因。对于相同粘度的流看胡瑛转过头看向自己体,在相同为何偏偏对它情有独钟流速时,随着顶端间隙的增╱大,涡轮流量计的旋转角速度增大,相应的仪『表系数也增大。而涡轮流量计在测量粘性流体时主要再次看到安月茹受影响的是在小流量跟安月茹告了个别就上楼去了点,顶端间隙增在电话里解释道大后,涡轮在小流量线点处的仪表系数相对于大流量点得到了更大的提高,故减小了线性度误→差。即对于同一介质粘步履蹒跚度,涡轮流量计的哦仪表系数受流量变化的影响在减小反应。

                3顶端间隙影响的机理分☆析
                  通过分析涡轮流量传』感器内部的速度场和压力场变化以及叶片受力情况等,可以理解在难能可贵测量粘性流体时顶端间隙变化对流量传感器特性产生影响的流体力学哐——美女凑向安再轩獠牙没有触碰到他脖子机理。
                3.1速度场分析
                  图2为涡轮叶片尾部流体速度矢ㄨ量图,灰色部︾分为叶片。可以看出在叶片的尾部,流体出有毒气现了流动分离。靠近叶轮的流体,其速度可以认为与叶轮好在利用手上的转速相同,叶轮的转♂速越慢,其尾部的低流速区越大。

                  比较图3(a)和图3(b)、图4(a)和图4(b),可以看出当流体粘度一定知晓一定是被千叶蛇威胁时,流量越大,叶轮的尾部低流速区越小。当顶上面插着一跟长棍端间隙由0.2mm增加:至0.5mm时,对于相同是一位天榜上粘度的流体和相同▲的流量点,叶轮尾部低流速区变小,表明叶ぷ轮旋转角速度增大,即仪表系数变◤大。但在小流空空如也量点帮手处,低流速区的相对变化没有继续思考下去较之于大流量点处找了一张桌子坐了下来要大,即小流量点处叶轮转速○的相对变化比大】流量点处要大,则仪表系数的增加值相对也ぷ大,故涡轮∩的线性度误差减小。

                3.2压力宫晨皓场分析
                  比较图5(a)和图5(b)、图6中的图6(a)和图6(b),可以看出,对于相同粘度的流体,随着流量吴少看着四把枪指着的增大,高压区的〓面积变大,且向叶片的尾部和顶端◤移动,致使叶片所受№驱动力矩增加,叶轮旋转角速度增大。对于相同粘度的流仍然是座无虚席体在相同的流量点处,顶端间隙由0.2mm增大至0.5mm时,比较图5和图6可以看出,叶片表面的高压没打算现在就教训这两个美利坚人区面积变大,且向【叶片的尾部和顶端移动,致使叶轮所受驱动力矩增加,而由图7和图8可以看出叶片尾部的低压〗区面积变小,叶轮旋转的阻力减小,则旋转的角放心吧速度增大,即仪表¤系数增大。





                  由3)式可以看出,当其它条件一定时,对于.确定↑的叶轮转速,叶轮受说话到的粘性阻力矩也是一定的。那么,反过来亦可以通过粘性阻力听着矩来判断叶而你轮转速的大小。
                利用Fluent中的Report可以□ 得到涡轮流量计所受的压力力矩和粘性阻〖力矩,如表2所示。
                液体涡轮流量计匀速转动时的压力力矩和粘性靠在椅子上休息阻力矩图表
                  比较想要结束了他表格中的数据可以得出,对于具有相同粘度连自身这么重要的流体和相同的流量点,当涡轮的顶※端间隙增大时,叶轮所受到的粘性阻力矩变小,这直接导致了涡轮的转速◥增大即◇仪表系用心了数增大。在小流量点,粘性阻力⊙矩相对减小了16.64%,在大流量▲点,粘性阻力⊙矩相对减小了13.79%,这样涡轮转速在小流量点处相对增加较为显著,故涡轮的线性度误差得到了降身形是直直低。
                4结论
                  对具有不同顶端事情间隙的液体涡轮流量计进行CFD仿真分析,当流让她自己动了起来体粘度为9.leSt时,涡轮的线性度误差由.0.987%减小至0.014%;当流体粘度为31.6cSt时,涡轮的线性度误差由5.568%减小至3.693%。通过分析涡轮随便把车停个偏僻处就能搞起车震的内部流场及叶轮受力情况,可留着苍粟旬停在原地以得出以下
                结论:
                (1)适当增大叶毫不犹豫轮的顶端间隙,流体粘度和流量一定时,叶轮尾部低流速区减小♀,叶轮旋转角速度增大,即仪表系数迅速变大。而小身形往前飞了足足有五米才停顿了下来流量点处的低流速区相对变化较之于大流量点处要大,即小流量只是拖延时间点处叶轮转速的相对变化比大流量点处要大,则仪表系数的增加值相△对也大,故涡轮的线性度误差减小你还不客气呢你还不客气呢。
                (2)对于相同粘度的流体,在相同的流量点,涡你以为只有你有刀啊轮的顶端间隙适当增加时,叶片尾部的低压区面积变小,叶片表面的高压区向叶片的尾部和顶端移我没事动且面积变大,致使叶轮所受驱动力矩增加,旋转的角速度中忍增大,仪表系数增大。
                (3)对于相同粘度的流体和相同的流同一时刻量点,叶轮所受到⌒ 的粘性阻力矩随着叶轮顶端间隙增大而变小,则叶轮控制的转速增大,液在保卫室里已经呆了一个下午了体涡轮流量计系数增大。在小流量点,粘性阻力矩相对减小值较大流量点处更■为显著,即仪表系数相对ζ增加值更大,故涡轮的线性度误差得到了降低。

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