摘要：爲了提(tí)高多孔孔闆(pan)流量傳感器(qì) 的計量性能(néng),利用仿真計(jì)算與實流實(shí)驗相結合的(de)方式對多孔(kong)孔闆流量傳(chuán)感器的結構(gòu)參數對計量(liàng)🔱性能的影響(xiang)進行了研究(jiu)。利用實流實(shi)驗結果和多(duō)股射流的研(yán)究成果對仿(pang)真計算結果(guo)進行驗證,結(jie)果表明:多孔(kǒng)孔闆安裝位(wèi)置對計量結(jié)果的影響程(cheng)度受相對入(rù)射間距s影響(xiǎng);.流出系數C受(shou)到相對入射(she)間距s、環狀排(pái)列💋孔所在區(qu)域的外緣與(yǔ)管壁之間的(de)最小距離‼️d2和(hé)厚度I的影響(xiǎng);流出系數🐪C的(de)線性度主要(yào)受環狀排列(liè)孔所在區域(yù)内緣與中心(xin)節㊙️流孔邊緣(yuan)之間的最小(xiǎo)徑向距離d,影(yǐng)響。
多孔孔闆(pan)流量傳感器(qì)是在标準孔(kǒng)闆基礎上發(fa)展💚起來的🤩節(jie)流裝置,是一(yī)個對稱的多(duō)孔圓盤。從文(wen)獻[1~3]可以看出(chu)☂️，該流♌量計具(ju)有♻️比标準孔(kǒng)闆更爲出色(se)的💃🏻計量性能(néng)。多孔⛹🏻‍♀️孔闆的(de)孔排列🐇方式(shi)及⛱️孔闆的厚(hou)度等幾何參(cān)數決定了流(liú)量傳感器的(de)測量性能。設(shè)計了6種口徑(jing)(D=100mm、等效直徑比(bi)β=0.6)具有不同孔(kǒng)分㊙️布形式和(hé)厚度的多孔(kǒng)孔闆。在流速(sù)範圍爲0.5~7.5m/s的工(gōng)況下,利用仿(páng)真❌計算與實(shí)流實驗相結(jie)合的方法對(duì)⚽多孔孔闆的(de)幾何結構對(duì)計量性能的(de)影響進行了(le)研⚽究。
多孔孔(kǒng)闆流量傳感(gǎn)器簡介
　　由射(she)流理論可知(zhī),介質經過多(duo)孔孔闆後形(xing)成多股受限(xiàn)性淹沒射流(liú)，因此多股射(shè)流的研究成(cheng)果對于研究(jiū)多孔孔闆流(liú)量傳感器具(jù)有一定的指(zhǐ)導意義。多股(gǔ)射流與單股(gǔ)射流的主要(yao)區别是🍉孔間(jian)射流射🔴出後(hou)在其相鄰兩(liǎng)股🏃‍♂️射流之間(jiān)存在相互卷(juàn)吸作用,這直(zhí)接影響🐉着流(liu)動的發👉生與(yu)發展過程,因(yin)此多;股射流(liu)的流場⛷️比單(dān)股射流的流(liu)場要複雜很(hen)多。國内🈲外學(xue)者通過理論(lun)分析、實驗測(cè)量和數值模(mo)拟的方式對(duì)多股射流進(jìn)行了研究,目(mu)前已經對流(liú)動特性和流(liú)動機理有了(le)一定的認識(shi)。爲了便于研(yan)究，雙股♍射流(liú)成爲衆多學(xue)♈者研究多股(gǔ)射流的基礎(chǔ)。
 
　　由文獻[4~8]可知(zhī),雙股射流按(an)其流動特性(xing)可分爲會聚(jù)㊙️區和聯合區(qū),如圖1所示。由(you)于兩股射流(liú)的卷吸和幹(gàn)擾,以緻在兩(liǎng)股射流的彙(hui)聚區内形成(cheng)負壓區,在該(gāi)區内存在一(yi)對穩定的🏃‍♂️旋(xuán)轉方向相反(fǎn)的旋渦，旋渦(wō)的長度随着(zhe)孔間間距的(de)增大而增長(zhǎng)[6]。在兩股射流(liu)⛱️聯合後下遊(you)附近速度由(you)會聚區内的(de)負值變爲正(zhèng)🌈值,預期存在(zài)一個點,在該(gāi)點的.速度爲(wei)零,這個點稱(cheng)爲自由滯點(dian)或混合點95),通(tong)過确定該點(diǎn)的位置可以(yi)反映出會聚(jù)區内旋💛渦的(de)長度。射流的(de)出射速度越(yue)大,對周圍流(liu)體的卷吸作(zuo)用越☁️強烈,射(she)流之間的旋(xuan)渦也越強烈(lie),因此多股射(she)💔流流場中會(hui)有射流運動(dong)🈲方向偏轉的(de)現象發生(8]參(can)🌈考🏃🏻‍♂️雙股射流(liu)的流動特征(zheng)🔞對多孔孔闆(pan)的流場進行(hang)了區域劃分(fèn)，如圖2所示。
 
2多孔孔(kong)闆流量傳感(gan)器結構和參(cān)數定義，
　　多孔(kong)孔闆流量傳(chuán)感器的簡化(huà)示意圖如圖(tu)3所示,其中❤️d1爲(wèi)♈環形排列孔(kong)内緣與中心(xīn)節流孔外緣(yuán)之間的最小(xiao)距離;d2爲環💜形(xing)排列孔🔴外緣(yuán)與管壁之間(jiān)的最小距離(lí);D爲多孔孔闆(pǎn)流量傳感器(qi)口徑;D1爲中心(xīn)節流孔的直(zhí)徑;D2爲🌈環狀排(pái)列孔的直徑(jing)🙇‍♀️;D3爲環狀排列(liè)孔圓心🈲所在(zài)圓的直徑;τ爲(wèi)環狀排列孔(kǒng)中相鄰孔邊(bian)緣的最🈲小距(ju)離;P1、P2爲多💞孔孔(kong)闆的安裝定(dìng)位标志，當位(wèi)置P1與上/下遊(yóu)取壓孔在一(yi)條直線上時(shí)爲安裝方式(shi)一,當位🐆置P2與(yǔ)上/下遊取壓(ya)孔在一條直(zhí)線上時爲安(an)裝方式二;1爲(wèi)多孔㊙️孔闆的(de)厚度。
 
　　定義s爲相(xiàng)對人射間距(ju),其計算式爲(wei):
 
3實驗結果分(fen)析
　　爲了分析(xi)多孔孔闆結(jié)構參數對多(duo)孔孔闆計量(liang)性能的影響(xiang),設計了不同(tóng)形式的實驗(yan)樣機(圖4),各樣(yàng)機的具體結(jie)構參😍數見✌️表(biǎo)1。實流實驗在(zài)兩種孔闆安(an)裝方式下進(jin)行,并且在同(tóng)🌐一流量範圍(wei)内㊙️利用稱重(zhong)法🈲檢定裝置(zhì)對實驗樣機(jī)進行标定,實(shí)驗結果見表(biǎo)2。在♻️仿真計算(suan)中,按照實流(liu)實驗方法利(li)用SSTk-w湍流模型(xíng)對實驗樣機(jī)進行仿真計(jì)算[9.10],計算結果(guǒ)與實流實驗(yan)結果的相對(duì)誤差在5%以内(nèi)。因此仿真計(ji)算結果可以(yǐ)對多孔孔闆(pan)流量傳感✔️器(qì)實流實驗結(jie)果進行合理(lǐ)分析。
 
3.1s對多孔(kong)孔闆流量傳(chuan)感器安裝位(wei)置的影響
　　結(jie)構參數s=t/D2。從表(biao)1、2的實驗結果(guo)可以看出，當(dang)參數s較小時(shí)(s≤0.34),在兩種安㊙️裝(zhuāng)方式下測得(de)的流出系數(shù)平均值的相(xiàng)對誤差Ec較小(xiǎo)(Ec≤0.23%),說明多孔🐕孔(kǒng)闆流量傳感(gan)器的安:裝位(wèi)置變化對計(jì)量結果影響(xiang)較小;當參數(shù)s較大時(s≥0.72),在兩(liang)種安裝方式(shì)下測得的流(liú)出系數平均(jun1)值的相對🌏誤(wù)差Ec較大(Ec=2.35%),說☔明(ming)多孔孔闆流(liu)量傳感器的(de)安裝位置變(biàn)化對計量結(jié)果影響較大(dà)。
3.2d2對多孔孔闆(pǎn)流量傳感器(qì)計量性能的(de)影響
　　從實驗(yan)結果可以看(kàn)出:
a.當參數s≤0.34時(shi),樣機a、b、c、d、e的流出(chu)系數C随着參(can)數d,的減小而(ér)增大;
b.當參數(shù)s(s=0.99)較大時(如樣(yang)機f),d2=0.0425D,是所有樣(yàng)機中的最小(xiao)值,但流出系(xì)
數C也最小。
3.3d,對(duì)多孔孔闆流(liú)量傳感器性(xing)能的影響
　　當(dāng)結構參數d1在(zài)較小的範圍(wéi)内(0.0450D≤D1≤0.0750D)變化時,流(liú)出系數的線(xian)性度較好，約(yuē)爲0.5%,如樣機a、b、c;當(dāng)d1(d1≥0.1050D)較大時(如樣(yàng)機d、e、f),流出系‼️數(shu)C的線性🔞度在(zai)0.8%以上。以具有(yǒu)相同厚度l的(de)樣機a、b、d、e爲例來(lai)分析上述實(shi)驗結果。節流(liu)式流量傳感(gan)器差壓信号(hào)的穩定性主(zhǔ)要是受節流(liú)件下遊的旋(xuan)渦影響,多孔(kǒng)孔闆下遊的(de)旋渦主要由(yóu)壁面旋渦區(qu)和射流間♉旋(xuan)渦區組成。由(yóu)🌈仿真計算結(jie)果可知,當多(duō)孔孔闆流量(liàng)傳感器的參(can)數s≤0.72時,壁面旋(xuan)渦區與射流(liu)間旋渦區是(shi)相互獨立的(de)，因此🌈經過環(huán)狀排列孔的(de)射流對壁面(miàn)回流區的旋(xuán)渦強度起主(zhǔ)導🔅作用。由實(shi)流實驗結果(guǒ)可知,在相同(tóng)流速下,樣機(ji)a、b、d、e的流出系數(shù)随着結構♍參(can)數d2的增大而(ér)減小,這表明(míng)壁面處旋渦(wo)強度随着結(jie)構參數dr的增(zeng)大而增強✌️，而(ér)線🈲性度卻随(sui)着參數d2的增(zēng)大而提高。上(shang)述分析表明(ming)多孔孔闆♊射(she)流間的旋渦(wō)是影響線性(xing)度的主要因(yin)素。從圖5中可(kě)以看出,經過(guò)樣機a.b.d、e的環狀(zhuang)排列💞孔射流(liú)與中心節🐕流(liú)孔射流之間(jian)的自由滞點(diǎn)分别在距🈲離(li)孔闆下遊面(miàn)👣12、17、25、.85mm位置處,其中(zhōng)樣機d自由㊙️滞(zhi)點幾乎與取(qu)壓位置重合(he),而樣機e的自(zì)由滞點遠離(li)取壓位置。這(zhe)說明環狀排(pái)列孔🍉射流與(yu)中心節流孔(kǒng)射流之間的(de)旋渦的長度(dù)随着結構🔞參(cān)數d,的增大而(er)增長,與文獻(xiàn)[6]的結論一緻(zhì)。當射流間㊙️旋(xuán)渦區長度接(jie)近取壓位置(zhì)或者超出取(qǔ)壓位置時💛,多(duō)孔孔闆流出(chu)系數C的線性(xìng)度較差;當射(she)🏃‍♂️流間旋渦的(de)長度在離取(qu)壓位置在一(yi)-定距離範圍(wei)内變化時,多(duō)孔孔❄️闆流出(chū)系數C的線性(xìng)度幾乎無變(biàn)化。綜上所述(shu),結構參數D1是(shi)♉影響多孔孔(kǒng)闆流量傳感(gǎn)器流出系數(shu)線性度的主(zhǔ)要因素。
 
3.4厚度(du)l對多孔孔闆(pǎn)流量傳感器(qi)計量性能的(de)影響
　　樣機b、c的(de)厚度t不同,其(qi)中樣機b的厚(hòu)度t=5mm,樣機c的厚(hòu)度t=10mm,其他結♋構(gòu)參數均相同(tóng)。從實驗結果(guo)可以看出,流(liu)出系數C随着(zhe)厚☂️度t的增加(jia)而增大。對樣(yang)機b與c的實驗(yàn)結果分析如(rú)下:圖6爲樣機(ji)b、c在孔闆下遊(yóu)P1取壓位置處(chù)的速度曲線(xian)，圖🔴中區域I爲(wèi)💘通過環狀排(pai)列孔的速度(dù)剖面。`Vb、`Vc分别表(biao)示樣機b、c流向(xiang)上的平`均速(sù)度。從圖中可(kě)以看出,區域(yù)I中`Vc<`Vb。由多股射(she)流理論可知(zhī),經過樣機e環(huan)狀排列孔的(de)射流對周圍(wei)流體的卷吸(xī)作用較弱,因(yīn)此壁面處旋(xuan)渦強度較小(xiǎo)✨,從而使流出(chū)系數C變大。
4結(jie)論
4.1在不同安(an)裝方式下測(ce)得的流出系(xì)數平均值的(de)相對誤差Ec的(de)大小受環狀(zhuàng)排列孔之間(jiān)的人射間距(jù)s影響。
4.2流出系(xi)數C受環狀排(pai)列孔人射間(jiān)距s、結構參數(shu)d2和厚度㊙️影響(xiang),影響方式爲(wei):當s較小時(s<0.72),流(liu)出系數C随着(zhe)參數🔴d2的減小(xiao)而增大;當s較(jiao)大時(s=0.99),流出系(xì)數C的大小不(bú)受參數d2的影(ying)🔞響,其大小接(jiē)近🛀相同β值的(de)标準孔闆;對(duì)于具有相同(tong)孔分布形式(shì)且β值相同的(de)多孔孔闆,流(liú)出系數C随着(zhe)厚度?的增加(jiā)而增大。
4.3流出(chū)系數C的線性(xing)度受參數d,的(de)影響:當D1在較(jiao)小範圍内變(bian)化時(0.0450D≤d1≤0.0750D),流出系(xì)數的線性度(du)較好(0.5%),并且幾(ji)乎不變;當d,在(zài)較大㊙️範圍内(nei)時(d1≥0.1D),流出♌系數(shù)C的線性度變(biàn)差,在0.9%以上。

本(ben)文來源于網(wang)絡,如有侵權(quan)聯系即删除(chu)！