摘要:利用(yòng)計算流體(ti)力學數值(zhí)計算仿真(zhēn)方法，對渦(wo)街流量計(jì) 以水爲介(jiè)質進行了(le)仿真分析(xī)，得到一些(xiē)流場分析(xi)🥰結果。 由渦(wo)🔴街流量計(ji)測量原理(lǐ)可知，隻要(yao)在流量标(biāo)🛀🏻準裝🔴置上(shang)測得儀表(biǎo)系數K,就可(kě)以得到流(liú)量。
1仿真數(shù)學模型與(yǔ)邊界條件(jiàn)
1.1仿真數學(xue)模型
　　當介(jie)質爲水時(shi)，由雷諾數(shù)可知，在裝(zhuang)置的整個(gè)流量📧範圍(wei)内，流量🔞計(jì)内部的流(liu)動爲湍流(liu)流動。采用(yòng)K-ε湍流模型(xíng)，結合⛹🏻‍♀️三維(wei)不可壓縮(suō)👌黏性流體(ti)的N-S方程，建(jian)立封閉方(fāng)程組。
　　其中(zhong)湍流動能(neng)K的輸運方(fang)程和湍流(liu)耗散率ε的(de)輸運⭐方程(cheng)分别爲💃
 
　　其(qi)中湍流運(yùn)動黏性系(xi)數ʋt與湍流(liú)動能産生(shēng)項P分别爲(wèi)
 
　　式中:u一流(liu)體在軸向(xiàng)坐标x的速(sù)度;ʋ一流體(tǐ)在徑向坐(zuo)标🌈r下的速(sù)度🏃‍♂️。
　　以上4組(zu)方程使用(yong)CFD仿真軟件(jiàn)進行壓力(lì)-速度耦合(he)，用有限‼️體(tǐ)積⭐法🌈進行(hang)離散處理(li)，壓力采用(yong)砌體力加(jiā)權離散💜格(gé)式，動量🐉、湍(tuān)動能與湍(tuān)動能耗散(sàn)率均采用(yong)二階迎風(feng)離散格式(shì)。
1.2仿真物理(lǐ)模型
　　選擇(ze)DN50口徑的渦(wo)街流量計(jì)，利用StarCCM軟件(jian)建立渦街(jiē)流量計幾(ji)🈲何模型并(bìng)劃分網格(ge)，渦街流量(liàng)計發生體(tǐ)橫截面網(wǎng)格如圖1所(suǒ)示。
 
　　爲(wei)了提高計(jì)算效率,渦(wo)街發生體(tǐ)處重點加(jia)密,其他區(qu)域适當稀(xī)疏。由圖1可(ke)知，渦街發(fa)生體所處(chù)流場網🚶格(gé)均勻加密(mì)。通過加密(mi)畫法，靠近(jin)渦街發生(shēng)體的橫截(jié)面網格較(jiào)密，遠離渦(wō)街發生🍓體(ti)而靠近管(guan)壁的網格(gé)較稀疏。
2.2仿(pang)真條件設(she)定
　　目前仿(páng)真僅選擇(zé)不可壓縮(suō)的水爲介(jie)質，對于不(bú)可壓縮流(liu)體水🔞密度(du)以實驗室(shì)測量結果(guǒ)爲依據。模(mo)型選擇RNGk-ε雙(shuang)方程湍🤞流(liú)模型，該模(mo)型可以很(hěn)好地處理(li)高⛷️應變率(lǜ)⭕以及流線(xian)彎曲程度(du)較大的流(liu)體流動，非(fei)常适合具(ju)有旋渦脫(tuō)落現象的(de)渦街流場(chang)仿真。
2流場(chǎng)仿真分析(xi)
　　影響渦街(jie)流量計旋(xuan)渦頻率的(de)是發生體(tǐ)兩側的流(liu)速U;和發生(shēng)體的結構(gou)，由于發生(sheng)體結構尺(chǐ)寸是固定(ding)的，因‼️此頻(pin)率隻☀️與U相(xiang)關，需🐪要觀(guān)測在相同(tong)人口流速(sù)😄U條件下的(de)U變化來得(dé)到頻率的(de)變化。而速(su)度的變化(huà)必然會導(dǎo)緻流體密(mi)度的變化(huà)，因此可觀(guān)測發生體(ti)兩側的密(mi)度🔴雲圖，從(cong)而判斷可(ke)壓縮性對(duì)渦街流量(liàng)計流速U,的(de)影響，通過(guò)仿真得到(dao)💔不可壓縮(suō)流體水的(de)靜壓雲圖(tu)(見圖2)、不可(kě)壓縮流體(ti)水的速度(du)雲圖(見圖(tú)3)。
 
 
　　爲判斷是(shi)否爲充分(fèn)發展流動(dòng)，特測量Y軸(zhóu)方向的力(li)(見圖4、圖5) 由(you)圖4、圖5可知(zhi)，經過一段(duàn)時間後流(liú)場處于穩(wěn)定狀态。對(duì)圖5中靜壓(ya)🌈數值進行(hang)快速傅立(li)葉變換，得(dé)到3種介質(zhi)下的旋渦(wo)脫離頻率(lǜ)圖(見圖6)。
 
　　通(tong)過讀取圖(tu)6不可壓縮(suo)流體水的(de)旋渦脫落(luo)頻率圖♊最(zuì)高點的頻(pín)率，可得到(dào)水旋渦脫(tuo)落頻率爲(wei)340Hz。
3結束語
　　利(li)用軟件實(shi)現了渦街(jie)流量計在(zài)不可壓縮(suō)流體水的(de)流場🙇🏻仿♋真(zhēn)，根據卡門(men)渦街的産(chǎn)生機理，仿(pang)真出渦街(jiē)流量計在(zài)不✊可壓縮(suo)流體水下(xia)的頻率值(zhi)，爲下一步(bu)進行空氣(qì)、蒸汽計量(liang)打下了堅(jian)實的基礎(chu)。

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