摘要:本文(wen)提供了使用差壓(yā)流量計 測量氣體(tǐ)流量時壓縮系數(shù)的建模方法。該文(wen)闡述了通過建立(lì)數學模型,并通過(guò)數學模型得到了(le)壓縮系數的運算(suàn)公式,與試驗結果(guǒ)一緻。通過對計算(suan)公式的分析,得到(dao)了管道和孔闆的(de)幾何參數對壓縮(suo)系數的.影響。
1概述(shu)
　　流量計曆史悠久(jiu),在各行各業中廣(guǎng)泛應用,研究人員(yuan)一直進行着對其(qi)的改進研究.2。差壓(yā)流量計的準确性(xing)取決于流量系🥰數(shu)的值,實際流量與(yu)理論流量的比值(zhí)✏️稱爲流量系數。流(liú)量系數收到很多(duō)因素的影響，這些(xiē)因素構成✔️了差壓(yā)法測量的基礎。其(qí)中一🤩個因素是壓(yā)縮系數,其在通過(guo)測量孔59671之後産生(shēng)。流量計測量的誤(wu)差受到額外收縮(suo)的影響。差壓流量(liang)計相關文獻中直(zhí)接研究額外收縮(suō)的很少。
　　在推導差(cha)壓流量計計算公(gong)式時,收縮系數作(zuo)爲孔徑系數的部(bu)分進行考慮。Alvi在工(gong)作四中嘗試确定(ding)收縮系數,後來Kremlevsky5I對(duì)收縮系數進行了(le)理論建模。該系數(shu)與流量☁️計的設計(ji)和取⭐壓方式有關(guān)。文獻[9,10]詳細介紹了(le)取壓方式對收縮(suo)系數的影響。節流(liu)件💋厚度影響在文(wén)獻[11,12]中進👣行了介紹(shao)。描述了收縮過📞程(chéng)及其在管🌍道系統(tong)中産生的影響。
　　收(shou)縮系數在測量流(liú)量時也會影響氣(qi)體流量膨脹系數(shù)😄。對于噴嘴和文丘(qiū)裏管,其值取爲--緻(zhì),當使用孔闆測量(liàng)氣體流☀️量時,收縮(suō)系數成爲膨脹系(xì)數經驗公式的--部(bù)分裏。從這些研究(jiū)中可以清楚地看(kan)出,該系數與管道(dào)和孔闆的幾何參(can)數密切相關,因此(ci)它成爲差壓流量(liàng)計模型中使用的(de)系數的-部分。爲了(le)評估其對流量測(cè)量過程的影響,本(ben)文提出了更準确(què)的方法。
在本文中(zhong),我們考慮該過程(cheng)的建模和收縮系(xi)數的計算🌈,充分估(gu)計收縮值并預測(cè)其在測量期間的(de)行爲。
2建模
　　爲了解(jie)決這個問題,作者(zhe)在測量儀表運行(háng)時使用了流🔞量分(fèn)布的數學描述。圖(tu)1展示差壓法測流(liu)量的剖面圖。該圖(tu)顯示了液體✨或氣(qi)體流量的穩态曲(qǔ)線,這将作爲解決(jué)問題的基礎。本文(wén)是利用幾何流量(liàng)剖面來尋找與流(liu)量測量方法有關(guan)的物理量。在流量(liàng)計行程内，流量分(fen)布可以通過X0Y平面(mian)中的函數來描述(shu),結果,可以獲得流(liú)量計裝置的所有(you)必要🏃特性💋。在測量(liàng)管道中帶有 孔闆(pǎn)流量計 ,其中靜止(zhǐ)的氣體或流體可(kě)以表示爲以下等(deng)式:

　　其中D--測量管道(dao)的直徑,d-孔闆孔的(de)直徑,L1--流動未受幹(gàn)擾的孔🌈闆前壓力(lì)分流的距離,E-孔闆(pan)厚度,x-方向坐标。圖(tu)2中的曲線圖完全(quán)描述了儀表運行(háng)中靜止流量♋的曲(qǔ)線✊,對應于該等式(shì)。該技術涉及在👣XOY平(píng)面中找到功能，其(qí)完全描述了🔞流量(liàng)計系統的流量計(ji)運行時🔴的幾何流(liú)動剖面。

　　本文目的(de)是找到一個變量(liàng)的函數,該變量最(zui)接近地描述通過(guo)流量傳感器的幾(ji)何流動剖面。在所(suo)考慮的領域,這種(zhong)功能✊應該是平穩(wen)和可區分的。另一(yī)😘方面，它應該簡單(dān)易用。因此,使用指(zhǐ)數🐕函數描述流動(dong)剖面模型。該功能(néng)應取決于管道的(de)幾何參數,孔闆和(he)影響幾何流動剖(pōu)面的距離。通過孔(kǒng)闆形成的✌️幾何流(liu)動剖面的影響參(can)數的研究使得作(zuò)者以等式(2)的形式(shì)得到了流動剖面(miàn)的數學⁉️模型。
因此(cǐ),可以通過以下等(děng)式描述具有圖3中(zhong)表示的移動流🌈量(liàng)的流量計:

　　其中D-測(cè)量管道的直徑,d-孔(kong)闆孔的直徑,L1一流(liu)動未受幹擾♌的孔(kǒng)闆❤️前壓力分流的(de)距離,L2-VenaContracta孔闆後壓.力(li)分流的距🈚離，x-方向(xiang)坐标,k-與附加收縮(suō)位置相關的一-些(xie)系數。從圖💃1中可以(yǐ)看出,孔闆由孔d的(de)直徑和孔闆E的厚(hou)✔️度确定。孔闆的厚(hòu)度與長度L1[4]有關。
　　公(gong)式(2)給出的函數完(wán)全描述了圖3中所(suo)示的儀表運行中(zhōng)的幾何流動剖面(mian)。假設流動關于0X軸(zhóu)對稱。該圖❓還顯示(shì),在📐.VenaContracta處,該儀表行程(chéng)的直徑de小于孔闆(pǎn)孔的直徑d。因此,我(wǒ)們的目标是獲得(dé)直徑de的精确表達(da)式。我們的方法基(ji)于使用基于流動(dòng)剖面的幾☂️何依賴(lai)性的方程來描述(shu)它們的流體動力(lì)學特征。

　　爲了求收(shou)縮腔的直徑,需要(yào)從收縮腔的坐标(biāo)中求出㊙️函數(2)的值(zhi)。如果我們知道函(han)數(2)在原點處具有(yǒu)測量管道直徑y(0)=d/2的(de)值,那麽在距離l1處(chu)具有孔闆孔直徑(jìng)y(1)=d/2的值,如圖.3和圖☀️4所(suǒ)示。

　　縮窄靜脈與孔(kong)闆12後的距離有關(guān),在流量測量組織(zhī)中起着重要📞作用(yong)。假設收縮靜脈的(de)坐标與某個系數(shù)k有關,該系數🧑🏽‍🤝‍🧑🏻決定(ding)了收🐪縮靜脈的直(zhi)徑y(kl2)=dc/2。
3收縮系數建模(mó)
根據文獻[5,7],收縮系(xì)數定義爲縮窄靜(jing)脈面積與孔闆🔞孔(kǒng)面積之比♻️:

式中:Fc-一(yī)靜脈收縮面積,F一(yī)孔闆孔面積。
　　我們(men)知道所需的系數(shu)取決于流量的幾(jǐ)何結構,在孔的相(xiang)對直徑上闆β=dD以及(ji)孔闆L和L，前後的距(jù)離。讓我們将距離(lí)L2與系數k聯系起來(lái),這将起到主要作(zuò)用。系數k取決于收(shou)縮系數,以及其他(tā)相關參數。
我們将(jiāng)方程(2)改寫爲:它僅(jin)取決于我們的流(liu)量幾何參❌數k、L1L2和🐇β:

　　可(ke)以看出，最後一個(gè)方程取決于流量(liàng)幾何參數,但系數(shu)k的值仍然未知。因(yin)此，對于圖3所示的(de)剩餘參數和條件(jiàn)的已知值,搜索系(xì)數k的另一個問題(tí)将提供收縮系數(shu)的适當計算。以這(zhe)種方式提出的問(wèn)題導緻我們得出(chu)以下μ值所需系數(shu)的表達式:

　　因此,我(wǒ)們得到了一個簡(jian)單的方程,通過以(yǐ)簡單函數的形式(shì)模🈲拟流量計運行(hang)中的流量分布,計(jì)算收㊙️縮系😍數。從方(fāng)程(7)可以看出,收縮(suo)系數完全取決于(yu)相對直徑β。
　　提出的(de)研究允許模拟收(shou)縮系數的值,這是(shì)基于描述的幾✌️何(he)形式的流量剖面(mian)。指定該系數有助(zhu)于研究和完善流(liú)量✉️系數🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。
4結果和讨(tǎo)論
　　我們将使用公(gong)式(7)對收縮系數的(de)表達式進行研究(jiū),并将其與早期的(de)實驗工作進行比(bi)較。圖5顯示了收縮(suo)系數的圖形。
　　在圖(tu)5中,圖1根據公式(7)提(tí)供相關性,圖2表示(shì)實驗alvi曲線[5,7],圖3表示(shi)Kremlevsky[5]建立的相關性，圖(tu)4表示來自bumer.工作的(de)曲線[15]。
　　圖6顯示了收(shou)縮系數與孔闆相(xiàng)對直徑的關系。這(zhe)種依賴性完全由(yóu)公式(7)構成。結果表(biǎo)明,所有與收縮有(you)關的現象都被🥵簡(jian)化💃爲收♻️縮系數與(yǔ)相對直徑的依賴(lài)關系。公式(7)的推導(dao)證明了這一點。确(què)定收縮過程的所(suǒ)有流量參數都隻(zhi)與相對🌈直徑有關(guan),這與[4,5,7]中的♋實驗研(yan)究很吻合。

　　從圖5中(zhong)的圖表可以看出(chū),2和3的依賴關系更(gèng)爲接近♈。這兩條💁曲(qu)線♈都是在不同的(de)時間得到的,與實(shí)驗結果吻合較好(hao)。曲線1是通過分析(xī)得出的，與早期的(de)研究結果(與曲線(xian)2和3相比)并不矛盾(dun)。圖7給💋出了獲得的(de)方程(7)相對于實驗(yan)阿爾維曲線的相(xiàng)對誤差估計:

　　從圖(tu)7的方案可以看出(chū),現有結果與方程(cheng)(7)之間的最大❌差異(yi)是随⛷️着相對孔闆(pan)的增加而實現的(de)。方程式(7)數據與ALVI結(jie)果之❗間的✉️最小誤(wù)差在β<0.4時得到。
　　這項(xiàng)工作的另-一個結(jie)果是,利用導出方(fang)程式(7)的公🔴式計算(suan)👌收縮坐标和所需(xu)的取壓口長度的(de)可能性。知道系數(shù)k的值🌂,就可以得到(dào)流/流區的任何橫(heng)截面的值;因此,确(què)定距離所‼️需橫截(jié)面采用💋公式(6)。圖8顯(xiǎn)示了允許我們根(gen)據孔闆的相對直(zhi)徑确定該系數值(zhi)之間關系的🔴圖。在(zài)這種情況下,觀察(chá)到,随着孔闆.前💜流(liú)量計運行長度的(de)增加,系數的值減(jian)小。圖8中的依賴關(guan)系是在系數k的某(mǒu)些值下得到♌的,必(bì)須确定這些值。

　　如(rú)上圖所示,本文展(zhǎn)示了描述流量剖(pōu)面的方程與使用(yòng)這🐪些剖面确定的(de)值之間的關系。該(gai)方法的有📐效性💔體(ti)現在求解問題中(zhong),得到了流動收縮(suo)系數的⭐解析表達(dá)式,與實驗結果吻(wen)合較好。這項技術(shù)的另--個結果是開(kāi)發了計算用于确(que)定穩定或壓力分(fen)接🌏頭的儀表運行(hang)系數的方🤩法。從圖(tu)6可以看出,孔闆前(qián)📱後的長度取決于(yú)相對直徑,并通過(guò)系數k相互關聯❤️。
5結(jie)論與未來工作
　　本(běn)文提出了一個新(xin)的收縮系數計算(suàn)公式。文中給出了(le)從描述幾何流剖(pou)面的方程中獲得(de)收縮系數的可🤩能(néng)性。研究結果表明(míng)🈚,流量收縮系數與(yǔ)孔闆相對直徑之(zhī)間存在一-定的關(guan)系,可以通過特殊(shū)的蘭伯特函數求(qiú)得孔闆相對直徑(jing)。得到了收✔️縮系數(shù)與🌈相對直徑及⛱️其(qi)平方的關系,與實(shi)驗結😄果吻合較好(hao)。這種方法的㊙️結果(guo)是能夠計算出流(liu)體和氣體流量測(cè)量過程中的取壓(yā)口距離。這種方法(fa)還可以獲得與流(liu)動的幾何輪廓♉和(hé)管道中流動物🌈質(zhi)直接相關的其他(tā)流🌈動參數。本研究(jiū)的作者将繼續發(fā)展💋這種方法,以改(gai)進流量計系統的(de)模型。

以上内容源(yuán)于網絡，如有侵權(quan)聯系即删除!