摘要(yao):通過對(duì)某電廠(chǎng)孔闆差(cha)壓流量(liang)計
進行(háng)數值分(fen)析不同(tong)斷面的(de)流出系(xi)數及壓(ya)力分布(bu)💘規律❌，得(de)🔞出如下(xià)結論:取(qu)壓孔應(yīng)設置在(zài)上遊最(zuì)大壓力(lì)和下遊(yóu)最小壓(ya)力處,且(qiě)✨下遊取(qǔ)壓孔應(ying)設置在(zai)距孔闆(pǎn)中心距(ju)離(0.3~0.5)D範圍(wéi)内,上遊(you)取🈲壓孔(kǒng)應設置(zhi)在距孔(kong)闆中心(xin)距離(0.5-1.5)D範(fàn)圍;不💞同(tong)的取壓(ya)孔距離(lí)嚴重影(yǐng)響流體(tǐ)質量流(liú)量的測(ce)量精度(du),所以流(liú)量孔闆(pan)在安裝(zhuang)時❌,嚴格(gé)按照取(qu)壓孔尺(chi)寸安裝(zhuāng),并根據(jù)取壓孔(kong)的實際(ji)位置适(shi)當修正(zhèng)流出系(xì)數;典型(xing)斷面🌈的(de)下遊斷(duan)面存在(zai)明顯的(de)回流現(xian)象，回流(liú)流量占(zhàn)管道質(zhì)💚量流量(liang)的15%左右(yòu)。分析結(jie)果可爲(wei)電廠孔(kong)闆差壓(ya)測量安(an)裝測試(shi)和調整(zheng)提供參(cān)考。
1研究(jiū)背景
計(ji)算流體(ti)動力學(xue)CFD(ComputationalFluidDy-namics)以理論(lun)流體力(li)學和計(jì)算數學(xué)爲基礎(chu)，是近代(dai)迅速發(fa)展起來(lái)的涉及(ji)計算機(ji)、流體力(lì)學、偏微(wei)分👅方程(chéng)🔞數學理(lǐ)論等學(xue)科的新(xīn)生學科(kē)分支,主(zhu)要将連(lián)續流動(dòng)的介質(zhi)流動❄️規(guī)律描🏃🏻述(shu)爲大型(xing)代數方(fāng)程組,并(bìng)建立在(zài)數值求(qiú)解的計(jì)算方法(fǎ)。在流體(tǐ)機械葉(ye)片設計(jì)、性能優(you)化、性能(neng)預估、流(liu)♈場分析(xi)方面有(yǒu)着廣泛(fan)的應♉用(yòng)。差壓式(shi)流量🌍計(jì)由于其(qi)結構簡(jian)單、加工(gōng)安裝方(fang)便、成本(běn)低、性能(néng)穩定可(ke)靠、使用(yong)周期長(zhang)等優點(dian)在能源(yuan)化工、電(diàn)力、水利(lì)等行業(yè)有着廣(guang)泛的應(yīng)用。其主(zhǔ)要包括(kuo):孔闆式(shi)、噴嘴式(shi)和文丘(qiū)裏噴嘴(zui)式、經典(dian)文丘裏(lǐ)管式,其(qí)中孔闆(pan)式差壓(yā)流量計(ji),占.整個(gè)📧差壓法(fa)流量🈲計(jì)測量的(de)60%以上🔞。
利(li)用ReaderHarris/Gallagher計算(suàn)方法，流(liu)量孔闆(pǎn)的差壓(yā)計算公(gōng)式,且給(gěi)出🌈了流(liu)出系數(shù)的計算(suan)和經驗(yàn)參數的(de)取值。從(cóng)計算公(gong)🐇式可以(yi)看出計(ji)算采🏃用(yòng)了大量(liàng)的試驗(yan)驗證後(hou)的經驗(yan)數據,此(ci)計算公(gong)式隻對(duì)流量⭐進(jin)行了近(jìn)似數值(zhí)計算，這(zhe)種計算(suàn)不但存(cún)在計算(suàn)誤差,而(ér)且無法(fa)準确地(dì)✨獲得孔(kǒng)闆前後(hòu)水流流(liu)态的其(qí)他參數(shu)⛱️分布規(guī)律,如♻️力(lì)、流速、流(liú)線以及(ji)渦流、回(huí)流、壅流(liú)的特性(xing),而采用(yòng)流體動(dòng)力學數(shu)值計算(suan)可以正(zhèng)确獲得(dé)不同斷(duàn)面.不同(tong)工況的(de)流場參(cān)數,便🏃🏻于(yu)了解孔(kǒng)闆流量(liàng)計特性(xìng),爲流量(liang)計算公(gōng)式修正(zheng)提供依(yi)據。
本文(wen)應用CFX對(duì)孔闆式(shì)差壓流(liu)量計内(nei)部流場(chǎng)進行計(jì)算,根‼️據(ju)不🤞同斷(duàn)面的差(cha)壓代人(rén)孔闆流(liu)量計算(suàn)公式計(ji)算💛管道(dao)流量🈲,分(fèn)析孔闆(pǎn)前後斷(duàn)面上的(de)差壓分(fen)布、固定(dìng)截面上(shàng)流量分(fen)布🤞、以及(jí)管壁上(shàng)的壓力(li)分布規(guī)律,确定(ding)上下取(qu)壓口的(de)合理位(wei)置。
2計算(suan)理論及(jí)模型
2.1孔(kong)闆流量(liang)計算經(jing)驗公式(shi)
根據滿(mǎn)管流體(tǐ)流量的(de)測量是(shì)通過測(ce)量安裝(zhuang)在管道(dào)内㊙️孔闆(pǎn)産生的(de)前後壓(yā)差,并經(jīng)算術計(jì)算後求(qiu)得✂️,流體(ti)質量流(liú)量的計(jì)算公式(shi)如下:
式(shi)中:C爲孔(kong)闆的流(liu)出系數(shu)(無量綱(gāng));β爲孔闆(pǎn)直徑和(he)管道内(nei)徑🎯比值(zhi)(無量綱(gang));d爲孔闆(pǎn)工作狀(zhuàng)态下直(zhí)徑(mm);△p爲孔(kǒng)闆前後(hòu)的🌈差壓(yā)(Pa);ρl爲流體(tǐ)密度(kg/m3)。
流(liu)出系數(shù)是指通(tong)過裝置(zhi)的實際(jì)流量與(yǔ)理論流(liu)量之間(jian)關系的(de)🙇♀️系數,用(yong)Reader-Harris/Gallagher方法的(de)計算公(gōng)式爲
式(shi)中:p1爲上(shàng)遊斷面(mian)相對壓(ya)力(Pa);Pz爲下(xia)遊斷面(mian).相對壓(yā)力(Pa);K爲流(liu)體的等(deng)熵指數(shu)(無量綱(gang))。其餘符(fu)号與上(shàng)同。
本次(ci)計算的(de)流體爲(wèi)水,溫度(du)70℃,可壓縮(suō)性比較(jiao)小，因此(cǐ)選取ε=1.0,進(jìn)行流量(liàng)的近似(si)計算,孔(kǒng)闆的具(ju)體參數(shù)表見表(biǎo)1。
2.2CFX數值計(ji)算
本文(wén)采用了(le)Navier-Stoke方程來(lái)描述流(liu)體在管(guan)道内的(de)流動,應(yīng)🐉用标準(zhun)㊙️雙方程(chéng)案流模(mo)型,采用(yong)有限容(rong)積法和(he)迎風差(cha)分格式(shi)對控制(zhi)方程進(jin)行時變(bian)相離散(sàn)求解,給(gěi)定壁面(mian)粗糙度(du),假設壁(bì)面🤩無滑(huá)移,流體(ti)無旋運(yun).動s。基于(yu)CFD計算理(lǐ)論,應用(yòng)ANSYS平台中(zhōng)CFX商用軟(ruan)件，進行(háng)定常叠(die)代求✊解(jie)計算。
2.3數(shù)值計算(suàn)模型
本(běn)文對某(mou)電廠凝(níng)結水管(guǎn)道進行(hang)了數值(zhi)模拟計(ji)算㊙️，孔闆(pǎn)前💞後🥰阻(zǔ)🏃力件的(de)形式爲(wèi)90°彎頭各(gè)一個,具(ju)體數據(ju)見表😄1。圖(tú)1、圖🥰2分别(bié)爲管道(dào)計🥵算模(mó)型和孔(kong)闆管局(ju)部網格(ge)示意圖(tú)。
爲(wei)了便于(yú)建模和(hé)計算,對(dui)孔闆内(nei)邊緣進(jin).行了簡(jiǎn)化，取消(xiao)斜銳角(jiǎo)❓α,将孔闆(pǎn)設計爲(wèi)最小厚(hou)度的等(děng)厚孔闆(pǎn)🚶♀️。由于受(shòu)計算資(zi)源的限(xian)制,模型(xíng)的網格(gé)個數爲(wèi)769728,節點個(ge)數爲748492。整(zheng)個計算(suan)模型采(cǎi)用六面(miàn)體結構(gou)化網格(ge)，以提高(gao)網格質(zhi)量和計(jì)🌈算精度(du)。
2.4數值計(jì)算邊界(jiè)條件
以(yǐ)某電廠(chǎng)凝結水(shuǐ)流量孔(kǒng)闆尺寸(cùn)爲例,采(cǎi)用公式(shì)(1)計算♍其(qi)額定壓(ya)力下的(de)流量,并(bìng)對孔闆(pǎn)及管道(dao)進行數(shu)值模拟(nǐ)。進口設(she)定流量(liàng),凝🧑🏽🤝🧑🏻結水(shuǐ)雜項管(guan)設置孔(kǒng)闆後,進(jìn)出口流(liú)量相🌈等(děng),出口設(shè)定流🎯量(liang)。分别計(ji)算3個工(gong)況⚽:工況(kuàng)1爲最大(da)流量工(gōng)況610kg/s;工況(kuàng)2爲🏃🏻♂️常用(yong)流量工(gong)況569.44kg/s;工況(kuàng)3爲最小(xiao)流量工(gōng)況222.22kg/so
3結果(guo)分析
爲(wei)了使結(jié)果具有(yǒu)普遍性(xìng),并減小(xiǎo)後處理(li)誤差,孔(kong)闆前✌️後(hòu)🌈的壓差(cha)分别取(qu)上下遊(yóu)斷面上(shang)的平均(jun)壓力之(zhi)差。孔闆(pǎn)前後各(ge)做一個(ge)和管道(dào)正交的(de)圓截面(mian),近似認(ren)爲是🐆上(shang)下遊取(qǔ)壓口，上(shàng)遊斷面(miàn)定義⁉️爲(wèi)Planel即上遊(yóu)取壓口(kou)斷面,下(xia)遊斷面(mian)定義爲(wei)Plane2即爲下(xià)遊取🥰壓(ya)口斷面(mian),如圖3。上(shàng)、下遊🔞斷(duàn)面距孔(kǒng)闆中心(xin)位置分(fèn)别用x1和(hé)x2表示，上(shang)下遊各(ge)取✌️10個截(jie)面位置(zhi),截面位(wei)置編号(hao)自孔📱闆(pan)至上下(xià)遊分别(bié)編号爲(wei)1至10,其數(shu)據見表(biǎo)2。
3.1不同斷(duàn)面相對(duì)差壓分(fen)布
取上(shàng)下遊不(bu)同斷面(miàn)上的平(píng)均相對(dui)壓力之(zhi)差并計(ji)算處💔理(lǐ),作爲孔(kong)闆的差(cha)壓繪制(zhi)差壓曲(qu)線。其中(zhong)上遊斷(duan)面壓差(chà)是指固(gù)定☔下遊(you)💯斷面至(zhì)孔闆中(zhōng)心孔絕(jué)對距離(lí):27200+0.5D=27510.5mm,而⛷️上遊(you)斷面距(ju)孔闆中(zhōng)心孔距(jù)離如表(biǎo)2中Plane1中x1數(shu)值。下遊(yóu)斷🙇🏻面差(cha)壓是指(zhi)固定上(shang)遊斷面(miàn)至孔闆(pan)中心孔(kong)絕對距(jù)離:27200-D=26579mm,上遊(you)斷面距(ju)中心孔(kong)距離如(ru)表2中Plane2中(zhōng)x2數值。其(qi)中用距(jù)孔💔闆中(zhong)心絕對(dui)距離27200-D=26579mm的(de)截面Planel上(shàng)的平均(jun)壓力和(he)27200+0.5D=27510.5mm的截面(mian)Plane2.上平均(jun)壓力之(zhī)差爲基(jī)準值,其(qi)餘平面(mian)上的差(chà)壓除以(yǐ)此📧基準(zhǔn)值。然後(hou)繪制📱上(shàng)下遊壓(ya)差相對(dui)值曲線(xiàn),如圖4。
從(cong)圖4可以(yi)看出,孔(kǒng)闆前後(hou)差壓受(shou)上遊斷(duàn)面(.上遊(you)取壓口(kou))距孔闆(pan)距離影(yǐng)響相對(dui)較小，而(er)受下遊(you):斷面(下(xià)遊取壓(yā)口)距孔(kong)闆距離(li)影💚響較(jiao)大。上遊(you)截面1上(shang)的差壓(ya)隻有5号(hào)截面的(de)89.5%,且這🥵一(yi)數值.不(bu)随流量(liang)的變化(hua)而變化(huà)。X1在(0~0.3)D範圍(wéi)内，随着(zhe)x1距離增(zēng)大🈲截面(mian)上差壓(ya)随之快(kuai)速增加(jiā)。這因水(shuǐ)流遇孔(kong)闆阻擋(dang)過流面(miàn)♉積減小(xiǎo),流速增(zēng)大,動能(néng)損失⛹🏻♀️較(jiao)大造成(chéng)的。截面(miàn)3上的差(chà)壓是5号(hào)截面的(de)99.3%,且随着(zhe)距離的(de)增加這(zhè)種增加(jiā)趨于緩(huan)慢。截面(mian)10的差壓(ya)隻是5号(hào)截面的(de)100.42%,且差壓(ya)增加值(zhí)基本和(hé)距離x成(cheng)線性關(guān)系,增幅(fu)約爲0.1%/D。這(zhè)種增加(jia)主要是(shi)因爲管(guan)道的沿(yan)程阻力(li)和管💋道(dào)局部渦(wō)流引起(qǐ)的水頭(tou)損失。從(cóng)⭐圖中可(kě)以看出(chū)上遊x1(0.05~0.3)D範(fan)圍内對(duì)差壓的(de)影響較(jiao)大，且✂️其(qi)值小于(yú)正常差(cha)壓。因此(cǐ)上遊取(qǔ)壓口應(yīng)在(0.5~1.5)D範圍(wei)選取,這(zhè)樣既可(kě)以減小(xiǎo)因流體(ti)收縮🏃,流(liu)速增加(jia)和沿程(chéng)水頭損(sǔn)失增加(jia)造成的(de)測量誤(wù)差。從圖(tú)4可以看(kàn)出,下遊(you)斷面差(chà)壓曲線(xiàn)幾乎是(shì)開口向(xiàng)下的二(er)次曲線(xiàn)，在3号斷(duàn)面出現(xian)最大值(zhí)後,随着(zhe)x增加斷(duan)面差壓(yā)急劇下(xia)降。下遊(yóu)斷面1上(shàng)的差壓(yā)爲4号斷(duàn)面差壓(ya)的90.15%，斷☂️面(mian)10上的📱差(cha)壓僅爲(wei)4号斷面(miàn)的60.17%,這說(shuo)明随着(zhe)x2的增加(jiā),水流紊(wěn)态恢複(fu)較慢,後(hòu)面流态(tài)受孔闆(pǎn)影響較(jiào)大。高速(sù)水流流(liú)過孔闆(pǎn)後,在孔(kong)闆中心(xīn)孔區形(xíng)成了一(yi)個射流(liú)區,而✂️在(zài)壁面附(fu)近形成(chéng)了較大(dà)的回流(liu)負壓區(qu)。因水流(liú)的可壓(ya)縮性很(hen)小，高速(su)水流受(shòu)到前方(fang)流體的(de)阻擋,而(ér)将水🆚流(liu)速度能(neng)轉化爲(wei)水流的(de)勢能,所(suǒ)以管道(dao)壁面附(fù)近負壓(yā)随着x的(de)增加逐(zhu)漸減小(xiao)。上下取(qǔ)壓口差(chà)壓也迅(xun)速減小(xiǎo),并趨于(yu)穩定。爲(wei)了獲取(qǔ)最大差(chà)壓,下遊(you)取壓口(kou)應設置(zhì)在距⚽孔(kong)闆中心(xīn)距離(0.3~0.5)D範(fan)圍内。
3.2不(bu)同斷面(miàn)流出系(xì)數
流出(chū)系數C采(cǎi)用Reader-Harris/Gallagher公式(shi)進行計(ji)算，見公(gōng)式(2),其是(shi)流量計(ji)㊙️算公式(shì)(1)的主要(yao)參數,是(shì)經大量(liàng)試驗檢(jiǎn)驗的經(jīng)驗公式(shi)。根據不(bu)同斷面(miàn)的參數(shu)💔對每個(ge)斷面的(de)流量系(xì)數進行(hang)計算,結(jie)果見圖(tu)5。
從圖中(zhong)可以看(kan)出3種工(gōng)況，上遊(you)斷面的(de)流出系(xì)數随着(zhe)x1的增大(dà)逐漸變(bian)大，且在(zai)斷面4達(dá)到最大(da)值後則(zé)不🙇♀️增加(jia);下遊❤️斷(duan)面的流(liu)🚶♀️出系數(shu)随着x2的(de)增加而(er)又先減(jiǎn)🧑🏽🤝🧑🏻小後變(biàn)大的趨(qu)勢,且取(qǔ)🌈壓孔斷(duan)面距孔(kǒng)闆中心(xin)的距離(li)對流出(chu)系數影(ying)響🔞更爲(wei)明顯❌。不(bu)同工況(kuàng)下上下(xià)遊斷面(miàn)流出系(xì)數最大(dà)值和最(zuì)小值及(jí)其比值(zhí)如表3。從(cong)表3和圖(tu)4中可以(yǐ)看出流(liu)出系數(shu)和流量(liàng)相關性(xing)比較小(xiao)，流出系(xi)🐕數對下(xia)遊距離(li)較爲敏(min)感,下遊(yóu)各截面(mian)上的流(liu)出系數(shù)最大值(zhí)和最小(xiao)值之比(bǐ)爲1.10。下遊(you)距離對(dui)💃流出系(xi)數反應(yīng)較爲遲(chi)鈍，上遊(yóu)各截面(miàn)上的流(liu)出系🎯數(shu)最大值(zhi)和最小(xiao)值之比(bǐ)爲1.01。
從公(gōng)式(2)可以(yǐ)看出,流(liú)出系數(shu)隻給上(shang)下遊斷(duan)面的距(ju)離、管道(dào)直徑、開(kāi)孔比、流(liú)體雷諾(nuò)數等參(can)數有關(guan),取壓口(kǒu)距離的(de)不同🌈會(hui)嚴重影(ying)響流體(ti)質量流(liu)量的測(ce)量,所以(yi)流📱量孔(kong)闆的安(ān)裝時,嚴(yan)格按照(zhào)孔闆尺(chi)寸安裝(zhuang),并根據(jù)取壓孔(kǒng)的實際(ji)位置适(shi)當修正(zheng)流出系(xì)數。
3.3不同(tóng)斷面流(liú)量分布(bu)
孔闆差(chà)壓法測(cè)流量是(shì)滿管流(liú)體的測(ce)量重要(yao)手段🔞之(zhī)一。其測(cè)量原理(lǐ)是測量(liang)孔闆前(qián)後産生(shēng)的壓差(cha)，通🐪過近(jin)似經驗(yan)公式進(jin)⁉️行計算(suan),求得體(tǐ)積或者(zhe)質量流(liu)🐇量。具體(tǐ)計算見(jian)式(1)至式(shì)(3)。本文通(tōng)過CFX進行(hang)管道内(nei)流體叠(die)代計算(suan),然後選(xuan)取😍不同(tóng)斷面差(chà)壓,帶人(ren)式(1)至式(shì)(3)計🤞算公(gong)式進行(háng)計算,用(yòng)上遊🔴斷(duan)面6和下(xià)遊斷面(mian)4計算的(de)流量作(zuo)爲基準(zhǔn)值,其餘(yú)斷面計(jì)算的流(liú)量除以(yǐ)此值，并(bìng)繪制流(liu)🎯量曲線(xiàn)如圖6。
從(cóng)圖6中可(ke)以看出(chu)流量曲(qǔ)線的分(fen)布和差(chà)壓曲線(xiàn)的⭐分💛布(bù)基本🤟一(yi)緻,下遊(yóu)1-3号斷面(miàn)計算出(chū)的流量(liàng)較上遊(yóu)相應斷(duàn)面明顯(xian)偏大🧑🏾🤝🧑🏼,這(zhè)是因爲(wei)流出系(xi)數下遊(yóu)斷面明(míng)顯偏大(da)導緻的(de)。随着下(xia)遊斷面(mian)x2的增加(jiā),不同斷(duàn)面計算(suàn)出的❗流(liú)量明顯(xiǎn)減小，由(yóu)于流出(chū)系數對(dui)流量有(you)一定的(de)修訂作(zuo)用，所以(yǐ)流🤞量下(xia)降幅值(zhi)及梯度(dù)并沒有(you)差壓減(jiǎn)小的那(na)麽明顯(xian)。流量最(zui)小值是(shi)最大值(zhi)的🌐82.2%,僅下(xia)降了18%左(zuǒ)右。斷面(mian)10随着差(chà)壓的減(jiǎn)小，流量(liang)不但沒(méi)有減小(xiao)反而出(chu)現了明(ming)顯增加(jia)趨勢，這(zhè)是因爲(wei)流出系(xì)數對流(liu)量的計(ji)算起到(dao)了決定(ding)性作用(yòng)。因此計(ji)算🔞公式(shi)(2)不但對(dui)孔口比(bǐ)、管道内(nèi)徑、雷諾(nuo)數、孔闆(pan)直徑有(yǒu)一定的(de)限制❌要(yào)求,其對(dui)下遊取(qu)壓口距(ju)離也有(you)--定的限(xian)制要求(qiu)。據計算(suàn)結果,配(pèi)合斷面(mian)差壓曲(qu)線和流(liu)量公式(shì)來看，上(shang)遊取壓(yā)口易設(she)置在(0.8~1)D範(fàn)圍内,而(er)下遊取(qu)壓口易(yì)設置在(zai)(0.3~0.5)D範圍内(nei)。
3.4固定斷(duàn)面流量(liàng)分布
選(xuǎn)取典型(xing)斷面分(fen)析其内(nei)部流量(liang)分配和(he)斷面上(shang)的流态(tài)。上遊取(qǔ)壓口選(xuan)擇在D處(chu),下遊取(qǔ)壓口選(xuan)擇在0.5D處(chu)。将斷面(mian)沿直徑(jìng)方向均(jun)分爲10份(fen),分别計(ji)算各斷(duan)面上的(de)流量，從(cong)管道中(zhōng)心向邊(biān)緣一次(cì)編号爲(wei)1至10。計算(suan)每個圓(yuan)環斷面(mian)流量占(zhan)管道流(liu)量的百(bǎi)分數,并(bing)繪制流(liú)量曲線(xian)，如圖7。典(dian)型斷面(mian)爲上遊(yóu):27200+0.5D=27510.5mm,下遊:27200-D=26.579mm
從(cóng)圖7中可(ke)以看出(chu)上遊斷(duan)面流量(liang)分布較(jiao)爲均勻(yun)，與管道(dao)直徑♌呈(chéng)線性關(guan)系,壁面(miàn)附近的(de)10号斷面(mian)流量出(chu)現下降(jiàng),這是因(yin)爲由于(yu)壁面粗(cu)糙度和(hé)壁面的(de)摩擦減(jian)了環形(xíng)斷面_上(shàng)的過流(liu)能力。從(cóng)流量☀️分(fèn)布曲線(xian)可以看(kàn)出孔闆(pǎn)上遊水(shuǐ)🏃♂️流流态(tai)較🍓爲穩(wěn)定且🏃♂️,無(wu)明顯的(de)局部水(shuǐ)頭損失(shi)。下遊斷(duàn)面流量(liang)分布失(shi)去了均(jun)勻性❗,出(chū)現了明(ming)顯的回(huí)流現象(xiàng)，且流量(liang)集中分(fen)布在(0.3~0.6)D的(de)圓環面(miàn)積内,4個(ge)環形👄斷(duàn)面占整(zheng)個流量(liàng)了的91.35%。下(xia)遊斷面(mian)1-4号圓環(huan)斷面流(liu)量與管(guǎn)道直徑(jing)程線性(xìng)關系,且(qie)斜率是(shì)上遊斷(duàn)面斜率(lü)的3.5倍。這(zhè)是因😍爲(wèi)水流經(jing)過孔闆(pan)收縮後(hou)的水流(liú)流速☀️增(zēng)加，單🌂位(wèi)面積上(shang)的過流(liu)能力增(zēng)❓強。直徑(jìng)爲0.5D圓環(huan)斷面以(yǐ)後的斷(duan)面流量(liang)随着半(ban)徑增加(jiā)而🈚急劇(jù)減小，這(zhè)是因爲(wèi)孔闆開(kai)孔比爲(wei)0.635446,且受水(shui)流收縮(suō)效應💜的(de)影響,0.5D以(yi)後斷面(miàn)水流流(liu)速明顯(xiǎn)減小，過(guò)流能力(li)受到限(xiàn)制所緻(zhì)。下遊斷(duan)面0.8D後斷(duàn)面的流(liú)量随着(zhe)直徑的(de)增大截(jié)面回流(liú)流量🌐增(zeng)大,形成(cheng)了孔闆(pǎn)後下遊(yóu)斷面的(de)🈲渦流負(fù)壓區，給(gěi)差壓測(cè)量創造(zao)了條件(jian)。 3種工況(kuàng)的流量(liàng)分布趨(qu)勢基本(běn)一緻,3種(zhong)工況各(ge)自的回(huí)流總量(liàng)在15.6%左右(yòu)。以🤞下遊(you)典型斷(duàn)面爲起(qi)點，繪制(zhi)三維流(liu)線圖和(hé)典型斷(duàn)面上的(de)流速分(fen)布圖，如(rú)圖8。
3.5管壁(bì)壓力分(fèn)布
爲了(le)衡量取(qu)壓口的(de)位置選(xuan)取是否(fou)合理,本(běn)文取出(chū)了管🔆壁(bi)附近管(guan)道相對(duì)壓力，并(bing)繪制曲(qǔ)線如圖(tú)9。上下遊(yóu)特征斷(duan)面沿直(zhi)徑方向(xiang)平均分(fen)爲600份，爲(wei)了使結(jie)果具有(you)代表性(xìng)，取👅最外(wai)側壁面(miàn)附近圓(yuan)環(1/600管道(dào)内徑).上(shang)❤️的平均(jun)相對壓(ya)力作爲(wèi)壁面壓(ya)👄力。上下(xià)遊🔱各取(qu)10個斷面(mian)，從上遊(you)對斷面(mian)進行編(biān)号依次(cì)爲1至19号(hào)斷面。
從(cong)圖9中可(ke)以看出(chu)工況1上(shang)遊斷面(mian)壓力在(zai)8号斷面(mian)相對💯壓(ya)力🈲出⁉️現(xiàn)明顯的(de)下降趨(qu)勢，而工(gong)況2和工(gōng)況3則明(ming)顯有上(shàng)升趨勢(shi)🔞。大流🏃量(liang)工況随(suí)着雷諾(nuo)數的增(zeng)大管道(dào)混合☎️邊(biān)界層減(jian)小，且混(hun)合邊界(jie)層中的(de)層流邊(biān)界層減(jian)小，因🐇此(ci)壁面流(liú)✉️速較大(dà)，相🤟對壓(yā)力減小(xiao)的緣故(gù)♉。而正常(chang)工況和(hé)小流量(liàng)工🌂況混(hun)合邊界(jiè)層較厚(hou),壁面流(liú)速減小(xiǎo)，相對壓(yā)力增大(da)。下遊管(guǎn)道壁面(mian)相對壓(yā)力随着(zhe)x2的增加(jiā)，負壓🈲逐(zhu)漸增大(da)，且大流(liu)量工況(kuàng)這種增(zeng)加幅值(zhi)更加明(míng)顯，而❤️正(zhèng)常工況(kuàng)和小流(liu)量工況(kuang)則趨于(yu)平緩。12号(hao)斷面後(hòu)管道相(xiàng)對壓力(li)随着x2的(de)增加而(er)變大。這(zhe)是因爲(wei)随着x2的(de)增加水(shui)流的過(guo)流面📱積(jī)逐漸增(zēng)大，斷面(mian)的平💰均(jun)流速減(jiǎn)小，根據(jù)能量守(shǒu)恒定律(lü)和伯🔞努(nu)利方程(chéng)可知，管(guan)道壁面(miàn)的相對(dui)壓力增(zēng)加，流量(liàng)越大這(zhe)種現象(xiang)越明顯(xiǎn)。爲了獲(huo)得最大(da)的測量(liàng)壓差所(suǒ)♈以取壓(ya)孔應設(shè)置在上(shàng)遊最大(dà)壓力和(he)下遊最(zuì)小🧡壓💘力(li)處。
4結論(lun)
(1)爲了獲(huò)取最大(dà)測量差(cha)壓和提(tí)高差壓(ya)法流量(liang)測量的(de)精度，取(qu)🎯壓孔應(ying)設置在(zài)上遊最(zuì)大壓力(lì)和下遊(yóu)最小壓(yā)力處，且(qiě)下遊取(qu)壓孔應(ying)設置在(zai)距孔闆(pan)中心距(ju)👅離(0.3~0.5)D範圍(wéi)❤️内，上遊(you)取壓孔(kong)🙇♀️應設置(zhì)在距孔(kong)闆中心(xin)距離🈲(0.5~1.5)D範(fan)圍。
(2)取壓(yā)孔距離(li)的不同(tóng)會嚴重(zhòng)影響流(liú)體質量(liang)流量的(de)測量✍️精(jing)度，所以(yǐ)流量孔(kong)闆在安(ān)裝時，嚴(yán)格按照(zhao)孔闆尺(chi)寸安裝(zhuang)，并根據(ju)取壓孔(kong)的實際(ji)位置适(shi)當修正(zheng)流出系(xì)數。
(3)典型(xíng)斷面的(de)下遊斷(duàn)面存在(zài)明顯的(de)回流現(xiàn)象,形成(cheng)一定的(de)🚩負壓，爲(wei)差壓測(cè)量創造(zào)了條件(jian)，且回流(liú)量占管(guan)道質量(liang)流量的(de)15%左🏃♀️右。
(4)采(cǎi)用CFX對流(liu)場進行(hang)模拟可(ke)以詳細(xì)分析管(guǎn)道内流(liu)體的流(liu)動狀态(tai)，求解出(chū)任意質(zhì)點速度(dù)、壓力、流(liú)量能量(liàng)等參數(shu)。
(5)由于流(liú)量計計(jì)算模型(xíng)造成測(ce)量誤差(cha)的客觀(guan)存在，可(kě)以借助(zhu)CFX和一元(yuán)線性回(hui)歸方程(chéng)對不同(tong)流量下(xià)差壓法(fǎ)測流量(liang)進行線(xian)性修正(zheng)。
以上内(nei)容源于(yú)網絡，如(rú)有侵權(quan)聯系即(ji)删除!
