摘要(yao):在實際應(ying)用中，燃油(yóu)流量計 常(cháng)會工作于(yú)非穩定流(liu)量狀态下(xià)，此時流量(liang)計的計量(liàng)📱性能可🏃🏻能(néng)☁️會發生變(biàn)化。利用燃(ran)油動态流(liú)量标準裝(zhuang)置，對科裏(lǐ)奧利質量(liàng)流量計和(hé)容積式刮(gua)闆流量計(ji)分别進行(háng)非📐穩态流(liú)量試驗，分(fen)析了非穩(wěn)态流量環(huán)境對這♍兩(liǎng)種流量計(ji)測量結果(guǒ)的影響，并(bing)給出了♍使(shǐ)用和校準(zhun)建議。
0引言(yan)
　　目前，實驗(yàn)室均是在(zai)穩态流量(liang)條件下，對(dui) 流量計 進(jin)行檢定或(huò)校準試驗(yan)，即通過流(liu)量标準裝(zhuāng)置提供穩(wěn)✨定🚶的标準(zhun)流量，将流(liu)量計的示(shì)值與标準(zhun)流量值㊙️進(jin)行比較，計(jì)算誤差，從(cong)而評價流(liú)量計的計(jì)量性能，例(lì)如: 渦輪流(liú)量計 檢定(dìng)規程要求(qiú)在特定流(liu)量點下進(jìn)行試驗，并(bìng)且要♉求“在(zài)檢定💰過程(cheng)中，每調整(zheng)一個流量(liang)點，都應待(dài)壓力、溫度(dù)、流量穩定(dìng)後方可進(jin)行檢定”山(shan)。然而實際(ji)工況中的(de)流量往往(wang)是非穩态(tai)的，例如飛(fēi)機在起飛(fei)、爬升♍、俯沖(chòng)、巡航、加力(li)、滑翔、降落(luo)等飛行狀(zhuang)态時，發動(dong)機的耗油(yóu)速率、耗油(you)量均會發(fa)生急劇變(biàn)化，燃油管(guǎn)道内會産(chǎn)生流場變(biàn)化和壓力(lì)變化，因此(ci)有必要對(dui)流量計非(fei)穩态下的(de)計量性能(néng)進行研究(jiu)。
　　近年來，國(guó)内學者針(zhēn)對渦輪流(liu)量計和科(ke)裏奧利質(zhì)量流量進(jin)行🔞了動态(tài)響應的理(lǐ)論分析和(hé)仿真口2-3，但(dàn)相關試驗(yàn)🛀相對較少(shǎo)💞。利用燃油(you)動态流量(liàng)标準裝置(zhì)，對科裏奧(ao)利質量流(liu)量💰計和容(rong)積式刮闆(pan)流量計分(fen)别進行非(fēi)♋穩态流量(liàng)試驗。
1流量(liàng)計原理及(ji)數學模型(xing)
1.1科裏奧利(lì)質量流量(liang)計
　　科裏奧(ào)利質量流(liu)量計基于(yu)科裏奧利(li)力效應，直(zhi)接❗.測量🚶‍♀️流(liu)體的質量(liàng)流量，簡稱(chēng)科氏質量(liàng)流量計(CoriolisMassFlowmeter,CMF)。該(gai)流量計内(nei)部設計有(you)振動的測(ce)量管，流體(tǐ)在測量管(guan)中的流動(dòng)相當于直(zhi)線運動，而(er)測量管的(de)☀️振動會産(chan)生一個角(jiǎo)速度，由于(yú)振動是受(shòu)到外加電(diàn)磁場驅動(dong)的💃🏻，有着固(gù)定的頻率(lǜ)，因此，流體(ti)在管道中(zhong)受到的科(kē)裏奧利力(lì)僅與其質(zhi)量和運動(dong)速度有關(guan)，而質量🏃‍♀️和(hé)運動速度(du)及流速的(de)乘積就是(shi)需要測量(liang)的質量流(liu)量，因此通(tōng)過測量流(liu)體在管道(dào)中受到的(de)♉科🥰裏奧利(lì)力，便可以(yǐ)測量其質(zhi)量流🐅量。其(qí)數學模型(xíng)爲

　　當流體(ti)流過振動(dòng)的測量管(guan)時，在測量(liang)管中産生(shēng)的科裏奧(ao)利力會引(yin)起振動管(guan)發生微小(xiao)變形，從而(er)産生進口(kou)和出口的(de)相位差，如(ru)圖1所示。當(dāng)流量爲零(ling)時，即流體(tǐ)📐停滞不流(liú)動時，入口(kou)A和🎯出口B處(chù)的相位差(cha)爲零。當有(yǒu)流體流過(guò)時，測量管(guǎn)入👅口A處振(zhen)動🐅減速，出(chū)口B處振動(dong)加速，當質(zhi)量流量🈲增(zeng)加時，相位(wèi)差也增加(jiā)，通👉過入口(kǒu)和出口的(de)電磁式相(xiàng)位🙇‍♀️傳感器(qì)，即可測量(liang)管子的振(zhen)動相位。科(ke)裏奧利質(zhi)量流量計(jì)的K系數就(jiu)是⚽質量流(liu)量與相位(wèi)差的特征(zheng)數。

1.2容積式(shì)流量計
　　容(rong)積流量計(jì)是一種利(lì)用定容積(jī)器件連續(xù)測量流體(tǐ)總量的儀(yí)表，亦稱爲(wèi)正排量流(liú)量計(PositiveDisplace-mentFlowmeter，PDF)[4]。選用(yong)的容積式(shi)刮闆流量(liàng)計的結💰構(gou)如圖2所示(shi)，其結構由(yóu)柱形計量(liang)腔體、一個(gè)阻塞轉子(zǐ)👈(Blockingrotor)和兩個移(yi)動轉子(Displace-mentrotors)構(gòu)成。在轉子(zǐ)轉動的一(yī)個周期内(nei)的任何位(wèi)置，計量🆚腔(qiāng)體、阻塞轉(zhuǎn)子以及至(zhi)少一個位(wèi)移轉子之(zhi)間始終保(bao)持着連續(xù)的密封。

　　當(dāng)流體通過(guò)流量計時(shi)，會推動計(ji)量腔内部(bu)的轉子轉(zhuǎn)動，轉動中(zhong)的轉子将(jiang)流體分割(gē)，流體的流(liú)動與轉子(zǐ)的轉動同(tóng)時🌈進行。當(dang)流體進入(rù)計量腔時(shi)，流體不斷(duan)的被分割(ge)和測量，與(yu)此同時前(qian)部的流體(ti)通過流量(liang)計并進入(rù)下遊管道(dao)。由于計量(liàng)腔的容❗積(ji)是已知的(de)，且阻塞轉(zhuǎn)子的每一(yī)次旋轉中(zhong)通過流量(liang)計的體積(jī)量都是相(xiang)同的，通過(guo)測量轉子(zi)的轉數，即(ji)可得到通(tōng)過流量🏃🏻計(ji)的累積流(liú)量⁉️。容積式(shi)流量計的(de)理論公式(shi)爲
Q=Kn　　　　　　　　(2)
式中:Q爲(wei)流體總量(liang);K爲儀表系(xi)數;n爲分割(ge)流體機構(gòu)的轉數。

2非(fei)穩态流量(liang)源
　　本次試(shi)驗所使用(yong)的标準裝(zhuang)置爲燃油(you)動态流量(liàng)标準裝置(zhì)，該🆚裝置采(cai)用主動式(shi)活塞體積(ji)管作爲标(biao)準器，其擴(kuo)展測量不(bú)确定度U=0.05%(k=2)，原(yuan)理如圖4所(suo)示。

　　燃油動(dong)态流量标(biao)準裝置的(de)工作原理(li)爲:工作過(guo)程.中電機(jī)旋轉，驅動(dòng)滾珠絲杠(gang)帶動标準(zhun)體積管活(huó)塞左行，排(pái)出液體流(liu)經控制閥(fa)門及被檢(jian)流量計後(hòu)經過過濾(lǜ)器回到儲(chǔ)油箱;同時(shi)，儲🐅油箱裏(lǐ)的油經過(guo)下遊管段(duàn)進💯入标準(zhǔn)體🌈積管。通(tong)過設置電(dian)機的轉速(sù)實現非穩(wěn)态流量，通(tong)過采集光(guāng)栅值來确(que)定活塞的(de)移動位置(zhi)，由于截面(mian)積已知，可(ke)準确計算(suan)得到标準(zhun)流量值。.
3試(shi)驗結果分(fèn)析
　　選用直(zhi)管式科裏(li)奧利質量(liang)流量計和(he)容積式刮(guā)闆流量計(ji)作爲試驗(yan)對象，分别(bié)進行穩态(tai)流量試驗(yàn)和非穩态(tài)流量試驗(yàn)。試驗流量(liang)計選型如(rú)表1所示。試(shì)驗💔介質爲(wei)航空燃油(you)RP-3，密度👣約爲(wei)780m'/h，運動粘度(du)約爲1.591mm2/s。
3.1穩态(tài)下試驗
　　在(zai)穩态流量(liàng)下，參照國(guó)家檢定規(guī)程分别對(dui)科裏奧利(lì)質量流量(liang)計和刮闆(pan)流量計進(jìn)行校準試(shi)驗，得到的(de)試驗數據(ju)如📱表2與🥵表(biao)3所示。

　　試驗(yàn)數據表明(míng)，選用的科(kē)裏奧利質(zhi)量流量計(ji)和刮闆流(liu)👨‍❤️‍👨量計🈲在穩(wen)态流量下(xià)誤差很小(xiao)，具有較好(hǎo)精度。
3.2非穩(wěn)态下試驗(yan)
　　調節燃油(yóu)流量标準(zhǔn)裝置中的(de)電機轉速(su)，使裝置産(chan)生的流量(liàng)按照一定(ding)的斜率逐(zhú)漸變化，流(liu)量變化如(ru)圖5所示。

　　此(ci)時，對科裏(lǐ)奧利質量(liàng)流量計分(fèn)别進行流(liú)量遞增校(xiào)準測試和(he)流量遞減(jiǎn)校準測試(shì)，重複測試(shi)3次，得到🏃試(shì)驗數據如(ru)表4所示☂️。
同(tong)樣的對刮(guā)闆流量計(ji)分别進行(háng)流量遞增(zēng)校準測試(shi)和流量遞(dì)減校準測(ce)試，重複測(ce)試3次，得到(dao)試驗數據(jù)如表5所示(shi)。

　　上述數據(jù)表明，在瞬(shùn)時流量qs連(lián)續增大的(de)過.程中，科(kē)裏奧利質(zhi)量流量計(ji)的儀表系(xi)數會減小(xiao)，其顯示流(liú)量值小于(yu)标準流量(liang);在瞬時流(liú)量qs連續減(jiǎn)小的過程(cheng)中，科裏🆚奧(ào)利質🐆量流(liu)量計的儀(yí)🌍表系數會(huì)增大，其顯(xian)示流量值(zhí)大于标準(zhǔn)✍️流量。而對(dui)于刮闆流(liú)❄️量計，無論(lun)瞬時流量(liang)qs增大還是(shì)減小，其儀(yi)表系數未(wei)發生明顯(xiǎn)💔變化。
4結論(lùn)
　　 在非穩态(tài)流量條件(jian)下，容積式(shì)流量計的(de)計量性能(neng)要💃優🔞于科(ke)裏奧利質(zhi)量流量計(ji)，在非穩态(tài)流量測量(liàng)🔱時，推薦優(you)先選擇容(róng)積式流量(liàng)計。對科裏(li)奧利質量(liang)流量計進(jin)行檢定或(huò)者校準試(shì)驗時，要求(qiu)标準裝置(zhì)必須提供(gòng)穩定流量(liàng)👅源，否則會(hui)産生非穩(wen)态下的測(cè)量誤差。

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