测量低黏度流体介质金属管浮子流量计的仿真研究

为深入研究金属管浮子流量计的工作机理,采用计算流体力学和流体力学中湍流模式理论,对金属管流量计流场进行了数值仿真研究,获得了低黏度流体介质中浮子受力及浮子在受力平衡下的流量．数值模拟与物理实验标定数据的对比表明,模拟计算的流量最大满度误差为5．469 5％,平均满度误差为2．473 1％,说明数值仿真模型能满足金属管浮子流量计设计的需要．     

水平式金属管浮子流量计的仿真与实验

利用基于计算流体力学的流量传感器设计方法实现了对适合安装于水平管道的特殊结构的金属管浮子流量计三维湍流流场的数值仿真研究．流场仿真所需的模型采用GAMBIT软件建立，通过FLUNT软件进行仿真，仿真过程中利用受力平衡来控制计算精度．数值仿真结果和物理实验结果比较，浮子受力平衡误差绝对值为2．01％时，流量误差绝对值为0．70％，证实了仿真结果的准确性．同时，利用流场仿真信息对流量传感器结构做了进一步的优化，解决了水平式金属管浮子流量计在大流量下的浮子振动问题．     

基于CFD的大口径锥管浮子流量计结构设计

应用计算流体动力学(CFD)方法,利用"浮子受力平衡度误差分析法"逐步调整入口流速,控制计算精度,对锥管浮子流量计的三维湍流流场进行数值计算,设计出满足设计目标要求的大口径、大流量的金属锥管浮子流量计.为了进一步验证仿真数据的准确性,建立了与实验用流量计结构参数、浮子高度完全相同的6个流量点数值计算模型.物理实验和数值计算数据对比表明,数值计算获得的各流量点的均方根误差仅为1.42%,可以用CFD方法设计浮子流量计的结构参数.     

基于CFD的双锥形孔板浮子流量计的优化

孔板浮子流量计因其结构简单、加工方便,近年被广泛应用,但与锥管浮子流量计相比,线性度较差、压力损失较大,尤其是大口径孔板浮子流量计,这些问题尤为明显．文中提出了一种双锥形孔板浮子流量计结构,利用计算流体动力学方法确定了双锥形结构的优化参数,根据优化结果加工样机进行实流实验,得到了可参比的实验数据．实验结果表明,与常见的单锥形结构相比,DN100双锥形孔板浮子流量计的线性度提高了约50％,压力损失减小了8％左右,明显改善了孔板浮子流量计的性能,也验证了仿真结果的正确性．     

液体金属浮子流量计示值误差的测量不确定度评定

浮子流量计是基于浮子位置测量的一种变面积流量仪表,它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点。气体金属浮子流量计是工业和实验室最常用的一种流量计,随着新规程JJG257-2007《浮子流量计》的颁布、实施和越来越的钢铁和化工企业对气体金属浮子流量计进行送检,笔者认为有必要单独对气体金属浮子流量计示值误差进行测量不确定度的评定。     

液体金属浮子流量计示值误差的测量不确定度评定

浮子流量计是基于浮子位置测量的一种变面积流量仪表,它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点。气体金属浮子流量计是工业和实验室最常用的一种流量计,随着新规程JJG257-2007《浮子流量计》的颁布、实施和越来越的钢铁和化工企业对气体金属浮子流量计进行送检,笔者认为有必要单独对气体金属浮子流量计示值误差进行测量不确定度的评定。     

浮子流量传感器黏度特性实验

为了研究配有不同类型浮子的浮子流量传感器在中黏度非牛顿流体中的特性,研制了3种新型的浮子,加上目前普遍应用的DF-M型、CF-M型浮子,对5种不同类型的浮子分别在水以及动力黏度为31 mPa.s、65 mPa.s和85 mPa.s的甲基纤维素水溶液中进行了黏度实验.通过分析流量与浮子流向高度之间的关系曲线以及黏度影响率,发现在中黏度的甲基纤维素水溶液中CF-V型、CF-M型浮子具有很好的黏度适应能力.CF-V型浮子具有最好的黏度适应能力,在所研究的黏度范围内,其黏度影响率的最大值为1.107%,故CF-V型浮子可以作为减黏浮子的基本类型.给出了浮子形状对传感器黏度适应能力影响的基本规律.     

基于差动变压器的浮子流量计位移检测研究

浮子流量计应用于微小流体信号检测时,决定其检测精度的关键在于对浮子位置的精确检测.本设计方法通过浮子内嵌的衔铁,利用差动变压器式传感器原理,将浮子位移的变化转换为输出电压的变化以确定浮子的准确位置.采用这种方法设计的浮子流量计,测量精确度和灵敏度得到了很大的提高.     

基于计算机的金属管浮子流量计检定实验研究

基于水流量标准装置计算机控制系统,研究开发金属管浮子流量计的性能测试与检定实验。硬件采用数字量采集卡7505、脉冲量采集卡7606,对流量标准装置上各种信号进行控制,并实时采集测试、检定数据。通过软件编程,对测试、检定结果进行数据处理、曲线拟合。实验表明,实验者运用所学流体力学、检测技术、误差理论等方面的知识,对金属管浮子流量计进行性能测试、检定、误差计算;并通过实验掌握三次曲线拟合在浮子流量计非线性特性处理上的应用。     

板型燃料组件内部流场数值分析

为板型燃料组件的设计和实验研究提供参考 ,采用商用流体力学计算程序 CFX5对板型燃料组件内部流场进行了数值模拟 ,以获得各流速下的板间流场。数值计算结果表明 :板型燃料组件不同流道和单一流道内的流速分布基本均匀 ,在 2 0个流道中居中的 3～ 5流道内的流量比其它流道小一些 ,其中中间流道内的流量最小 ,其流量与平均流量的误差小于 10 % ;提梁对其后部速度场的影响较大 ,对其后部压力场的影响很小。当板间水隙的最大加工误差为0 .15 mm时 ,该流道内的流量与流道内平均流量的误差接近10 %。组件进出口差压计算值与实验值比较接近 ,证明了计算结果的可靠性     

测量小流量的切向式涡轮流量传感器的仿真与实验

为深入研究切向式涡轮流量传感器的工作机理,推导了流体对涡轮叶片的驱动力矩,得出切向式涡轮流量传感器仪表系数的数学表达式.依据湍流模式理论以及计算流体力学,提出涡轮转子Z方向力矩平衡分析法实现对涡轮转速θ的准确预测,进而对切向式涡轮流量传感器三维流场进行了分析,得出仿真仪表系数计算公式.全量程内仿真仪表系数KS与物理实验标定的仪表系数KP的对比表明,模拟计算仪表系数相对误差最大值为7.51%,说明构建的数值模型以及提出的分析方法能够准确反映切向式涡轮流量传感器内部流体的流动特性.     

超声流量计探头安装入侵长度对测量影响的估算

侵入式探头对超声流量计流场产生扰动．探头扰动造成测量误差,制约非实流标定的发展．针对探头扰动提出简化模型,根据简化模型给出探头扰动误差估算方法．与DN500和DN100两种口径的多声路超声流量计实流实验结果进行对比,估算结果与实验结果相差最大不超过0．4％．实验结果表明,随超声流量计直径减小,探头扰动造成的测量负误差迅速增大．DN100多声路超声流量计中探头扰动造成的测量误差达到-5％,且误差随雷诺数的变化率比DN500多声路超声流量计大．     

卫生洁具形成虹吸现象的VOF模型判定方法

利用标准k-ε湍流模型,闭合非定常气、液多相流的N-S方程,采用有限体积法和非结构化网格,数值模拟了虹吸式卫生洁具冲水流道的三维流动,由残余污水的测试实验验证了该数学模型的正确性。对排污管的驼峰顶断面的气、液两相的体积分数积分数进行了定量计算,获得了其虹吸现象形成的数值判据。对卫生洁具流道形成虹吸现象的水力特性实现了预测,为虹吸式卫生洁具的出水流道水力设计优化提供了理论依据。     

应用大涡模拟对水平管道进行流场分析

为了准确描述湍流三维非稳态随机波动这一高度非线性的特性，简述湍流物理现象的特点，引出基于不同角度建模的湍流模型，在理论上对大涡模拟进行分析，并运用并行计算机、FLUENT6．2软件作为计算平台，针对水平管道中两股不同入射速率的流股相互作用下的流场进行大涡模拟数值分析，并与标准模型进行比较．     

新型气液两相流量计设计与试验

采用双节流元件组合的方式,建立了基于Murdock系数的流量测量的数学模型,在此基础上研制开发了一种新型的基于双槽式孔板节流元件的流量计,并用流量计样机对空气和水组成的两相流进行了测试试验.结果表明,气相流量测量的相对误差绝对值平均在10%以内,液相流量测量的相对误差平均在30%以内,验证了该流量计可以在一定范围内对气液两相流进行在线计量.     

扰流对大口径内锥流量计性能影响的仿真研究

利用数值仿真方法,对800 mm口径、β值为0.726 8的大口径内锥流量计进行了CFD数值模拟研究。分别在内锥流量计的上、下游直管段处安装半月型孔板,通过扰流件对速度场的影响,分析内锥流量计的性能。研究结果表明:大口径内锥流量计流出系数几乎与雷诺数无关;如果在内锥流量计的上游5D、下游1D或更远直管段处安装扰流件,基本上不影响流出系数;若同时在上游和下游安装扰流件,此时下游的扰流件对速度场起到整流器的作用。     

提高弯头下游均速管流量传感器测量精度的研究

当均速管流量传感器安装在弯头下游时,由于流体流动为非充分发展湍流,会增大其流量测量的误差.为提高流量测量精度,提出了在90°弯头下游安装流动调整器改善速度分布对称性,减小测量误差的方法.采用计算流体力学(CFD)仿真分析与实流实验相结合的方法,基于NEL流动调整器,设计出了改进型的流动调整器结构.经仿真和实验验证,安装改进的流动调整器后,均速管流量传感器的线性度误差减小到了0.176%.流动机理分析发现,上游流体速度剖面对称性是影响传感器误差的关键因素.数据表明,CFD仿真预测线性度误差的偏差小于0.056%.     

浸没式超滤膜过滤器内流场的数值模拟

利用计算流体动力学(CFD)方法对浸没式超滤膜过滤器内的流场进行数值模拟,通过计算得到过滤器内流体速度场,压力场和紊流强度的分布情况,并针对膜组件放置位置不同,对3种方案进行分析比较.结果表明,在过滤器后端壁面处会形成回流区,影响水流均匀分布;两膜组件之间间距较小的情况下,会降低膜表面的水流紊动强度,这有利于均匀布水和颗粒的沉积,从而提高过滤效率.