0引言(yan)
　　差壓(ya)式流(liu)量計(ji) (DifferentialPressureFlowme-ter，簡稱(cheng)DPF)是根(gen)據安(an)裝于(yu)管道(dao)中流(liu)量檢(jian)測件(jian)産生(sheng)的差(cha)壓💚、已(yi)知的(de)流體(ti)條件(jian)和檢(jian)測件(jian)與管(guan)道的(de)幾何(he)尺寸(cun)⚽來測(ce)📞量流(liu)量的(de)儀表(biao)。DPF是基(ji)于流(liu)體流(liu)動的(de)節流(liu)原理(li)，利用(yong)流體(ti)流經(jing)節流(liu)裝☁️置(zhi)時産(chan)生的(de)壓力(li)差而(er)實現(xian)㊙️流量(liang)測量(liang)，是目(mu)前生(sheng)💃産中(zhong)測量(liang)流量(liang)最成(cheng)熟、最(zui)常用(yong)的方(fang)法之(zhi)一🔱［1］。DPF的(de)發展(zhan)曆史(shi)已逾(yu)百年(nian)，至今(jin)已開(kai)發出(chu)來的(de)差壓(ya)式流(liu)量計(ji)超過(guo)30多種(zhong)，其中(zhong)應用(yong)最普(pu)遍、最(zui)具代(dai)表性(xing)🌈的差(cha)壓式(shi)流量(liang)計有(you)4種: 孔(kong)闆流(liu)量計(ji) 、經典(dian)文丘(qiu)裏管(guan)流量(liang)計、 環(huan)形孔(kong)闆流(liu)量計(ji) 和 V 錐(zhui)流量(liang)計 (見(jian)圖1)。

　　關于(yu)差壓(ya)式流(liu)量計(ji)的數(shu)值模(mo)拟已(yi)有數(shu)十年(nian)，但至(zhi)今很(hen)少有(you)将數(shu)值模(mo)拟與(yu)理論(lun)經驗(yan)公式(shi)相結(jie)合，系(xi)統分(fen)析其(qi)内部(bu)💔流場(chang)☔的［2－3］。針(zhen)對差(cha)壓式(shi)孔闆(pan)流量(liang)計 ，利(li)用ANSYS－CFX軟(ruan)件，結(jie)合ISO經(jing)驗計(ji)算公(gong)式，進(jin)行縮(suo)徑管(guan)段的(de)流場(chang)數值(zhi);通過(guo)😍分析(xi)影響(xiang)内部(bu)流場(chang)的主(zhu)要因(yin)素，探(tan)讨設(she)計♻️參(can)數的(de)變化(hua)規律(lü)及可(ke)能存(cun)在的(de)問題(ti)(沉積(ji)、沖㊙️蝕(shi)等)，從(cong)👅而爲(wei)工程(cheng)實際(ji)提供(gong)實質(zhi)性的(de)👌建議(yi)與指(zhi)導😄。
1差(cha)壓式(shi)流量(liang)計流(liu)動水(shui)力特(te)性
1．1基(ji)本方(fang)程推(tui)導
　　對(dui)于定(ding)常流(liu)動，在(zai)壓力(li)取值(zhi)孔所(suo)在的(de)兩個(ge)截面(mian)(截面(mian)A和B)處(chu)🔴滿足(zu)質量(liang)守恒(heng)及能(neng)量守(shou)恒方(fang)程［4］。在(zai)充分(fen)紊流(liu)的理(li)想情(qing)況🔆下(xia)，流體(ti)流動(dong)連續(xu)性方(fang)程和(he)伯努(nu)利方(fang)程分(fen)别爲(wei):


式中(zhong)
ρ———密度(du)，kg/m3
D———截面(mian)A處的(de)管内(nei)徑，m
`v—A，`v—B———截(jie)面A，B處(chu)的流(liu)速，m/s
d'———縮(suo)徑孔(kong)倒角(jiao)處内(nei)徑，m
pA，pB———截(jie)面A，B處(chu)的壓(ya)力，Pa
CA，CB———修(xiu)正系(xi)數常(chang)數項(xiang)
ξ———局部(bu)損失(shi)阻力(li)系數(shu)
由式(shi)(1)，(2)基本(ben)方程(cheng)可得(de)：

式中(zhong)
μ———收縮(suo)系數(shu)
d———縮徑(jing)管段(duan)内徑(jing)，m
β———截面(mian)比
ψ———取(qu)壓系(xi)數，實(shi)際值(zhi)與測(ce)量值(zhi)的一(yi)個偏(pian)差修(xiu)正
将(jiang)參數(shu)變量(liang)方程(cheng)組代(dai)入式(shi)(3)可得(de):

式中(zhong)
qm———質量(liang)流量(liang)，kg/s
ε———流體(ti)膨脹(zhang)系數(shu)
Δp———差壓(ya)，Pa
　　D和D/2取(qu)壓方(fang)式的(de)标準(zhun)孔闆(pan)流出(chu)系數(shu)主要(yao)由截(jie)面比(bi)β及💔雷(lei)諾數(shu)Ｒe決定(ding)，經驗(yan)計算(suan)式如(ru)下:

1．2孔(kong)闆流(liu)量計(ji)
　　 孔闆(pan)流量(liang)計是(shi)最普(pu)遍、最(zui)具代(dai)表性(xing)的差(cha)壓式(shi)流量(liang)計之(zhi)🔆一。作(zuo)爲标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置的(de)孔闆(pan)流量(liang)計，因(yin)其測(ce)量的(de)标準(zhun)性而(er)得到(dao)廣泛(fan)㊙️的應(ying)用，主(zhu)要應(ying)用領(ling)域有(you):石油(you)、化工(gong)、電力(li)🐇、冶金(jin)、輕工(gong)等。
　　計(ji)量功(gong)能的(de)實現(xian)是以(yi)質量(liang)、能量(liang)守恒(heng)定律(lü)爲基(ji)礎🚩。其(qi)内部(bu)流場(chang)流動(dong)特性(xing)如圖(tu)2所示(shi)。輸送(song)介質(zhi)充滿(man)管道(dao)後，當(dang)流經(jing)縮徑(jing)管段(duan)時，流(liu)束将(jiang)受節(jie)流作(zuo)用局(ju)部收(shou)縮，壓(ya)能部(bu)分轉(zhuan)變爲(wei)動能(neng)同時(shi)形成(cheng)流體(ti)加速(su)帶，從(cong)而縮(suo)徑孔(kong)前後(hou)便産(chan)生了(le)明顯(xian)的壓(ya)降值(zhi)。初始(shi)流速(su)越大(da)，節流(liu)所産(chan)生的(de)壓降(jiang)值也(ye)越大(da)，故可(ke)以通(tong)過🧡壓(ya)降值(zhi)的監(jian)測，結(jie)合式(shi)(8)來測(ce)定流(liu)體流(liu)量的(de)大小(xiao)。孔🈲闆(pan)流量(liang)計的(de)取壓(ya)方式(shi)有3種(zhong):D和D/2取(qu)壓、法(fa)蘭取(qu)壓及(ji)角接(jie)取壓(ya)。選取(qu)D和D/2取(qu)壓的(de)孔闆(pan)流量(liang)計(見(jian)圖☔3)展(zhan)開其(qi)内部(bu)流場(chang)的數(shu)值模(mo)拟與(yu)理論(lun)編程(cheng)計算(suan)。


2基于(yu)ANSYS－CFX的标(biao)準孔(kong)闆流(liu)量計(ji)數值(zhi)模拟(ni)
2．1建模(mo)算例(li)
2．1．1幾何(he)建模(mo)
　　如圖(tu)3标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計的(de)D和D/2取(qu)壓結(jie)構，選(xuan)取Solidworks軟(ruan)件進(jin)🌈行建(jian)🈲模［5］，建(jian)立㊙️如(ru)下模(mo)型:管(guan)内徑(jing)100mm，縮徑(jing)孔直(zhi)徑40mm(截(jie)面比(bi)爲0．4)，縮(suo)徑孔(kong)🔞厚度(du)3mm，所建(jian)模型(xing)🤞如圖(tu)4所示(shi)。
2．1．2網格(ge)劃分(fen)
　　選取(qu)ICEMCFD軟件(jian)對所(suo)建立(li)的幾(ji)何模(mo)型進(jin)行網(wang)格劃(hua)分［6］，爲(wei)💯了提(ti)高計(ji)算精(jing)度，對(dui)縮徑(jing)孔部(bu)位及(ji)管内(nei)壁邊(bian)界層(ceng)網格(ge)進行(hang)局部(bu)加密(mi)及網(wang)👄格質(zhi)量處(chu)理;在(zai)固液(ye)交界(jie)管壁(bi)處，進(jin)行邊(bian)界層(ceng)網格(ge)處理(li)(從面(mian)第㊙️一(yi)層單(dan)元開(kai)始的(de)擴大(da)⛷️率爲(wei)1．2;從面(mian)開始(shi)增長(zhang)✔️的層(ceng)數爲(wei)5);同時(shi)，對于(yu)管段(duan)角點(dian)處未(wei)生成(cheng)理想(xiang)邊界(jie)層網(wang)格😍，通(tong)過CurveNodeSpacing和(he)CurveElementSpacing進行(hang)網格(ge)節點(dian)數劃(hua)分，從(cong)而生(sheng)成較(jiao)爲理(li)想網(wang)格。其(qi)結果(guo)💋如圖(tu)5所示(shi)。

2．1．3前處(chu)理及(ji)求解(jie)計算(suan)
　　選取(qu)全球(qiu)第一(yi)個通(tong)過ISO9001質(zhi)量認(ren)證的(de)CFD商用(yong)軟件(jian)CFX進行(hang)縮徑(jing)管段(duan)流場(chang)數值(zhi)模拟(ni)［7］。在其(qi)前處(chu)理模(mo)塊(CFX－Pre)中(zhong)定義(yi)流體(ti)❗介質(zhi)爲水(shui)，流量(liang)爲0．5m3/h(此(ci)工況(kuang)條件(jian)下的(de)雷諾(nuo)數爲(wei)1804)，采用(yong)入💜口(kou)定流(liu)、出口(kou)定壓(ya)的定(ding)義模(mo)式。近(jin)壁面(mian)湍流(liu)采用(yong)标準(zhun)壁面(mian)函數(shu)法。CFX求(qiu)解器(qi)(CFX－Solver)主要(yao)使用(yong)有限(xian)體積(ji)⛷️法，本(ben)模拟(ni)計算(suan)殘差(cha)設定(ding)爲10－6，計(ji)算後(hou)達到(dao)穩定(ding)的收(shou)斂狀(zhuang)态。
2．1．4結(jie)果分(fen)析
　　經(jing)CFX後處(chu)理模(mo)塊(CFX－Post)處(chu)理，計(ji)算結(jie)果顯(xian)示:流(liu)體流(liu)經縮(suo)徑孔(kong)時，經(jing)節📱流(liu)加速(su)作用(yong)，在縮(suo)徑孔(kong)下遊(you)形成(cheng)一個(ge)沿軸(zhou)向對(dui)稱的(de)峰㊙️值(zhi)速度(du)帶，在(zai)靠近(jin)管段(duan)内壁(bi)出現(xian)兩個(ge)反向(xiang)流動(dong)的渦(wo)流區(qu)(見圖(tu)6);湍流(liu)動能(neng)較強(qiang)區域(yu)出🌈現(xian)在縮(suo)徑☎️孔(kong)下遊(you)，并🔞呈(cheng)現出(chu)兩🚶個(ge)對稱(cheng)的橢(tuo)圓形(xing)峰🔴值(zhi)帶(見(jian)圖7)。縮(suo)徑孔(kong)上遊(you)及縮(suo)徑孔(kong)處的(de)雷諾(nuo)數分(fen)别爲(wei)1830，4790(即此(ci)時兩(liang)者的(de)流态(tai)分别(bie)處于(yu)層流(liu)區、湍(tuan)流區(qu))。數值(zhi)模拟(ni)的高(gao)低壓(ya)取值(zhi)孔壓(ya)差爲(wei)13．56Pa，利用(yong)式(9)可(ke)計算(suan)求得(de)👈流出(chu)系數(shu)爲0．6461，由(you)經驗(yan)公式(shi)編程(cheng)計算(suan)可得(de)流出(chu)系數(shu)爲0．6254，兩(liang)者計(ji)算誤(wu)差爲(wei)3．31%。由此(ci)說明(ming)兩種(zhong)方法(fa)的🈲吻(wen)合度(du)較好(hao)，可利(li)用ANSYS－CFX數(shu)🎯值模(mo)拟☎️方(fang)法展(zhan)開相(xiang)應的(de)工作(zuo)。

圖5計(ji)算區(qu)域及(ji)網格(ge)劃分(fen)示意(yi)
2．2标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計流(liu)場影(ying)響因(yin)素探(tan)讨
　　利(li)用ANSYS－CFX數(shu)值模(mo)拟軟(ruan)件，以(yi)上述(shu)所建(jian)模型(xing)爲基(ji)礎，對(dui) 标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計 縮(suo)徑管(guan)段的(de)介質(zhi)流動(dong)情況(kuang)展開(kai)進一(yi)步的(de)探讨(tao)。對流(liu)體🧡流(liu)速、流(liu)體粘(zhan)度、縮(suo)徑孔(kong)闆厚(hou)度及(ji)截面(mian)比4個(ge)主要(yao)影響(xiang)因💛素(su)進行(hang)數值(zhi)模拟(ni)分析(xi)，針對(dui)流出(chu)系數(shu)計算(suan)變量(liang)✔️，将模(mo)拟結(jie)果與(yu)理論(lun)公式(shi)編程(cheng)計算(suan)結果(guo)進⁉️行(hang)對比(bi)。其🍉中(zhong)，理論(lun)編程(cheng)計算(suan)依據(ju)遵循(xun)上述(shu)基本(ben)方💯程(cheng)式(式(shi)(1)～(9))。

2．2．1不同(tong)流體(ti)流量(liang)(流速(su))
　　爲流(liu)量(流(liu)速)對(dui)縮徑(jing)管段(duan)流場(chang)分布(bu)的影(ying)響，建(jian)立如(ru)下模(mo)型🤞:管(guan)内徑(jing)100mm，縮徑(jing)孔直(zhi)徑50mm(截(jie)面比(bi)爲0．5)，選(xuan)取水(shui)作爲(wei)流動(dong)介質(zhi)👈。考慮(lü)到流(liu)體可(ke)能處(chu)于不(bu)同流(liu)态的(de)情況(kuang)，在層(ceng)流區(qu)、過渡(du)區及(ji)紊流(liu)區分(fen)🔞别選(xuan)取3個(ge)流量(liang)值進(jin)行模(mo)拟與(yu)理論(lun)計算(suan)。
　　數值(zhi)模拟(ni)可求(qiu)得各(ge)流量(liang)下的(de)雷諾(nuo)數、高(gao)低壓(ya)取壓(ya)孔壓(ya)降🈲值(zhi)及流(liu)出系(xi)數(見(jian)表1)。計(ji)算結(jie)果表(biao)明，數(shu)值模(mo)拟所(suo)求得(de)的流(liu)🐪出系(xi)數與(yu)理論(lun)公式(shi)編程(cheng)計算(suan)值吻(wen)合度(du)較高(gao)(特别(bie)是在(zai)層🌈流(liu)區)，誤(wu)差基(ji)本控(kong)制在(zai)5%以内(nei)(層流(liu)區時(shi)誤差(cha)僅爲(wei)1．5%左右(you))，數值(zhi)模拟(ni)流出(chu)系數(shu)值始(shi)✨終略(lue)大于(yu)編程(cheng)計算(suan)值(見(jian)圖8)。編(bian)程計(ji)算顯(xian)示，随(sui)着流(liu)😍量的(de)增大(da)，流出(chu)系數(shu)逐漸(jian)減小(xiao)，在層(ceng)流區(qu)遞減(jian)速度(du)較快(kuai);模拟(ni)結果(guo)顯示(shi)，在層(ceng)流區(qu)及紊(wen)流區(qu)，流出(chu)系數(shu)随流(liu)量增(zeng)大而(er)降低(di)，在過(guo)渡區(qu)，流出(chu)系☂️數(shu)随流(liu)量的(de)增大(da)而升(sheng)高，由(you)于過(guo)渡區(qu)流态(tai)的不(bu)确定(ding)性，摩(mo)阻系(xi)數同(tong)時受(shou)到粗(cu)糙度(du)及雷(lei)諾數(shu)的作(zuo)用，在(zai)模拟(ni)工況(kuang)條件(jian)下呈(cheng)現出(chu)此變(bian)化規(gui)律，對(dui)于其(qi)他模(mo)拟工(gong)況還(hai)需展(zhan)開相(xiang)關的(de)論證(zheng)。層流(liu)區流(liu)動✍️系(xi)數的(de)變化(hua)規律(lü)主要(yao)取決(jue)于在(zai)該流(liu)态下(xia)，雷諾(nuo)數🔞變(bian)化幅(fu)度大(da)(跨越(yue)一個(ge)數量(liang)級)，由(you)式(9)可(ke)得，雷(lei)諾數(shu)的急(ji)劇變(bian)化會(hui)引🔴起(qi)流出(chu)系數(shu)的大(da)幅度(du)波動(dong)。表明(ming):流量(liang)的變(bian)化會(hui)引起(qi)流出(chu)系數(shu)的顯(xian)著變(bian)化。

2．2．2不(bu)同介(jie)質粘(zhan)度(流(liu)體介(jie)質)
　　爲(wei)介質(zhi)粘度(du)對縮(suo)徑管(guan)段流(liu)場分(fen)布的(de)影響(xiang)，建立(li)如下(xia)🌈模型(xing):管💁内(nei)徑100mm，縮(suo)徑孔(kong)直徑(jing)50mm(截面(mian)比爲(wei)0．5)，流量(liang)10m3/h。如表(biao)2所示(shi)，選取(qu)一系(xi)列不(bu)同粘(zhan)度值(zhi)的典(dian)型管(guan)輸流(liu)體，進(jin)行數(shu)值模(mo)拟與(yu)編程(cheng)計算(suan)分析(xi)。計算(suan)結果(guo)表明(ming)，随着(zhe)粘度(du)的增(zeng)大，數(shu)值模(mo)拟與(yu)編程(cheng)計算(suan)結果(guo)呈現(xian)相同(tong)的💚變(bian)化規(gui)律，随(sui)🈲着粘(zhan)度的(de)增大(da)，流出(chu)系數(shu)較爲(wei)規律(lü)地👨‍❤️‍👨逐(zhu)步上(shang)升(見(jian)圖🈲9)。數(shu)值模(mo)拟流(liu)出系(xi)數值(zhi)始終(zhong)略大(da)于編(bian)程計(ji)算值(zhi)，由于(yu)理論(lun)計算(suan)式(ISO裏(li)德😘哈(ha)裏斯(si)/加拉(la)赫公(gong)式)是(shi)基于(yu)大量(liang)試驗(yan)回歸(gui)出的(de)一個(ge)經驗(yan)公式(shi)，試驗(yan)過程(cheng)中在(zai)縮徑(jing)孔存(cun)在污(wu)物❄️沉(chen)積及(ji)沖蝕(shi)影響(xiang)，而🐕本(ben)文數(shu)值模(mo)拟未(wei)涉及(ji)到🌈此(ci)類問(wen)題，故(gu)模拟(ni)值将(jiang)略大(da)于理(li)論計(ji)算值(zhi)。兩者(zhe)的計(ji)算誤(wu)差在(zai)5%以内(nei)，在低(di)粘度(du)區的(de)計算(suan)誤差(cha)較小(xiao)(在3%以(yi)内)。表(biao)明:流(liu)出系(xi)數與(yu)輸💞送(song)介質(zhi)的粘(zhan)度緊(jin)密相(xiang)關。


2．2．3不(bu)同縮(suo)徑孔(kong)厚度(du)
　　爲縮(suo)徑孔(kong)厚度(du)對縮(suo)徑管(guan)段流(liu)場分(fen)布的(de)影響(xiang)，建立(li)如下(xia)模型(xing):管内(nei)徑100mm，縮(suo)徑孔(kong)直徑(jing)50mm(截面(mian)比爲(wei)0．5)，流量(liang)10m3/h，選取(qu)水作(zuo)爲流(liu)✂️動介(jie)質。按(an)标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計的(de)設計(ji)要求(qiu)，此時(shi)縮徑(jing)孔的(de)厚度(du)範圍(wei)爲0～6mm。以(yi)1mm爲增(zeng)量台(tai)階，選(xuan)取7個(ge)縮徑(jing)孔厚(hou)度進(jin)行數(shu)😘值模(mo)拟與(yu)編程(cheng)計算(suan)，如表(biao)3所示(shi)。
　　計算(suan)結果(guo)表明(ming)，随着(zhe)縮徑(jing)孔厚(hou)度的(de)增大(da)，編程(cheng)計算(suan)的流(liu)出系(xi)數基(ji)本不(bu)變，這(zhe)是由(you)于，對(dui)于給(gei)定的(de)孔闆(pan)👉流量(liang)📱計結(jie)構，在(zai)計算(suan)流出(chu)系數(shu)時其(qi)隻考(kao)慮了(le)截面(mian)比及(ji)雷💋諾(nuo)數，不(bu)考慮(lü)縮徑(jing)孔厚(hou)♌度的(de)影響(xiang)。而數(shu)值模(mo)拟結(jie)果顯(xian)示，流(liu)出系(xi)數随(sui)縮徑(jing)孔厚(hou)度的(de)增大(da)而增(zeng)大(見(jian)圖10)。這(zhe)是由(you)于，當(dang)縮徑(jing)‼️孔厚(hou)度增(zeng)大✏️時(shi)，流體(ti)流經(jing)縮徑(jing)孔的(de)節💘流(liu)加速(su)聚集(ji)作用(yong)越強(qiang)，在孔(kong)口下(xia)遊所(suo)形成(cheng)的峰(feng)值速(su)度帶(dai)将越(yue)長，由(you)能量(liang)守恒(heng)可知(zhi)，此時(shi)低壓(ya)取值(zhi)孔的(de)壓力(li)🔞值将(jiang)進一(yi)步下(xia)降，從(cong)而使(shi)得計(ji)算壓(ya)差變(bian)🈲大，故(gu)流出(chu)系⁉️數(shu)呈現(xian)出随(sui)縮徑(jing)孔厚(hou)度的(de)♍增大(da)而增(zeng)大的(de)變化(hua)規律(lü)。

2．2．4不同(tong)截面(mian)比(直(zhi)徑比(bi))
　　爲縮(suo)徑孔(kong)厚度(du)對縮(suo)徑管(guan)段流(liu)場分(fen)布的(de)影響(xiang)，建立(li)如下(xia)🔞模🆚型(xing):管✔️内(nei)徑100mm，流(liu)量10m3/h，選(xuan)取水(shui)作爲(wei)流動(dong)介質(zhi)。爲涵(han)🔅蓋一(yi)般标(biao)準孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的截(jie)面比(bi)選取(qu)範圍(wei)，如表(biao)4所示(shi)，選取(qu)了0．15～0．75範(fan)圍内(nei)的13種(zhong)截面(mian)比進(jin)行數(shu)值模(mo)拟與(yu)編程(cheng)計算(suan)對比(bi)分析(xi)。


　　計算(suan)結果(guo)表明(ming)，在編(bian)程計(ji)算中(zhong)，流出(chu)系數(shu)随截(jie)面比(bi)的增(zeng)大✌️而(er)增大(da)，上升(sheng)幅度(du)較爲(wei)均勻(yun);在數(shu)值模(mo)拟中(zhong)，當截(jie)面比(bi)小于(yu)0．3時，流(liu)出系(xi)數随(sui)截面(mian)比的(de)增大(da)而減(jian)小，當(dang)截面(mian)比大(da)⁉️于0．3時(shi)，流出(chu)系數(shu)随截(jie)面比(bi)的增(zeng)大而(er)增大(da)(見圖(tu)11)。數值(zhi)模拟(ni)流出(chu)系數(shu)值始(shi)終略(lue)💯大于(yu)編程(cheng)計算(suan)值，計(ji)算誤(wu)差基(ji)本控(kong)制在(zai)10%以内(nei)，随着(zhe)截面(mian)比的(de)增大(da)，兩者(zhe)誤差(cha)逐漸(jian)減小(xiao)。在低(di)截面(mian)比節(jie)流過(guo)程中(zhong)🏃🏻，由于(yu)縮徑(jing)孔較(jiao)小，流(liu)體流(liu)經縮(suo)徑孔(kong)時，其(qi)徑向(xiang)分速(su)度👌及(ji)紊流(liu)強度(du)将增(zeng)強，爲(wei)了驗(yan)證這(zhe)一現(xian)象，如(ru)圖12所(suo)🈲示，在(zai)管流(liu)中添(tian)加了(le)一定(ding)濃度(du)的固(gu)相顆(ke)粒，追(zhui)蹤固(gu)相顆(ke)粒流(liu)經不(bu)同🔅縮(suo)徑孔(kong)時的(de)運動(dong)軌迹(ji)。圖12中(zhong)顯示(shi)，當截(jie)面比(bi)減🙇‍♀️小(xiao)到一(yi)定值(zhi)時，部(bu)分固(gu)相顆(ke)粒在(zai)縮徑(jing)孔下(xia)㊙️遊處(chu)沿徑(jing)向進(jin)行較(jiao)大強(qiang)✍️度的(de)紊流(liu)運動(dong)。此現(xian)象的(de)存在(zai)使得(de)下遊(you)的速(su)度帶(dai)、渦流(liu)帶及(ji)壓力(li)分布(bu)💰不再(zai)那麽(me)規律(lü)，從而(er)影響(xiang)流出(chu)系數(shu)💰的變(bian)化規(gui)律📞及(ji)兩種(zhong)方法(fa)的計(ji)算誤(wu)差。
2．3縮(suo)徑管(guan)段沖(chong)蝕分(fen)析探(tan)讨
　　爲(wei)标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計運(yun)用于(yu)多相(xiang)流領(ling)域中(zhong)所存(cun)在的(de)管段(duan)沖蝕(shi)問題(ti)，建立(li)如下(xia)模型(xing)進行(hang)探讨(tao)［8－12］:模拟(ni)示🤟例(li)以稀(xi)相氣(qi)固兩(liang)相流(liu)爲基(ji)礎，氣(qi)相選(xuan)取天(tian)然氣(qi)，氣速(su)爲10m/s，球(qiu)形固(gu)相顆(ke)粒直(zhi)徑50μm，密(mi)度♋2500kg/m3，固(gu)相流(liu)量4kg/h，所(suo)建管(guan)長5m，管(guan)内徑(jing)50mm，截面(mian)比0．5。模(mo)拟結(jie)果顯(xian)示☁️，固(gu)相顆(ke)粒在(zai)縮徑(jing)孔上(shang)遊較(jiao)爲均(jun)勻地(di)沉積(ji)于管(guan)段底(di)部，流(liu)經縮(suo)徑孔(kong)受節(jie)流加(jia)速作(zuo)用🈲，形(xing)成一(yi)個峰(feng)值速(su)度帶(dai)，如圖(tu)13所示(shi);固🌂相(xiang)顆粒(li)對🔆管(guan)段的(de)最大(da)沖蝕(shi)量不(bu)是發(fa)生在(zai)孔闆(pan)截面(mian)上，而(er)是在(zai)縮徑(jing)孔❤️下(xia)遊的(de)峰值(zhi)速度(du)帶與(yu)管段(duan)内🔞頂(ding)部接(jie)觸部(bu)分，如(ru)圖14所(suo)示。

3結(jie)論
(1)基(ji)于ANSYS－CFX的(de)差壓(ya)式孔(kong)闆流(liu)量計(ji)數值(zhi)模拟(ni)，可清(qing)晰直(zhi)觀地(di)得到(dao)縮💞徑(jing)管段(duan)内部(bu)流場(chang)分布(bu)。數值(zhi)模拟(ni)的流(liu)出系(xi)數值(zhi)與基(ji)于理(li)論💯公(gong)式編(bian)程計(ji)算值(zhi)誤差(cha)小、吻(wen)合度(du)高，可(ke)結合(he)具🌈體(ti)場合(he)應用(yong)于工(gong)程實(shi)際。


(2)通(tong)過詳(xiang)細計(ji)算了(le)關于(yu)孔闆(pan)流量(liang)計流(liu)出系(xi)數的(de)4個主(zhu)要影(ying)響因(yin)素:流(liu)量(流(liu)速)、粘(zhan)度(流(liu)體種(zhong)類)、縮(suo)徑孔(kong)厚度(du)及截(jie)面比(bi)(直徑(jing)比)。結(jie)果表(biao)明，随(sui)着流(liu)量的(de)增大(da)，流出(chu)系數(shu)逐漸(jian)減♌小(xiao)，在層(ceng)流區(qu)域🤩減(jian)小速(su)🌈度快(kuai);流體(ti)粘度(du)、縮徑(jing)孔厚(hou)度的(de)增大(da)均會(hui)使得(de)流出(chu)系數(shu)增大(da);當截(jie)面比(bi)較小(xiao)時，流(liu)出系(xi)數随(sui)其增(zeng)大而(er)減小(xiao)，當截(jie)面比(bi)較大(da)時，流(liu)出系(xi)數随(sui)其增(zeng)大而(er)增大(da)。
(3)借助(zhu)ANSYS－CFX數值(zhi)模拟(ni)手段(duan)，可以(yi)輔助(zhu)發現(xian)理論(lun)公式(shi)計算(suan)🚶‍♀️所無(wu)法得(de)♊到的(de)一些(xie)現象(xiang)。如:當(dang)截面(mian)比小(xiao)到一(yi)定程(cheng)度時(shi)，流體(ti)☂️在縮(suo)🧡徑孔(kong)下遊(you)的徑(jing)向速(su)度場(chang)及湍(tuan)流強(qiang)🔞度将(jiang)顯著(zhe)增強(qiang)，進而(er)影🐪響(xiang)計算(suan)🛀🏻精度(du);在氣(qi)固兩(liang)相流(liu)的縮(suo)徑管(guan)段沖(chong)蝕模(mo)拟中(zhong)可以(yi)發現(xian)，管段(duan)的最(zui)大沖(chong)蝕區(qu)域不(bu)是✂️發(fa)生在(zai)縮徑(jing)孔闆(pan)上，而(er)是在(zai)其下(xia)遊管(guan)段的(de)某一(yi)管内(nei)壁的(de)頂部(bu)。從而(er)針對(dui)發現(xian)的現(xian)象可(ke)以展(zhan)開相(xiang)應的(de)理🔞論(lun)技術(shu)。
(4)數值(zhi)模拟(ni)計算(suan)流出(chu)系數(shu)值始(shi)終大(da)于理(li)論編(bian)程計(ji)算值(zhi)。

以上(shang)内容(rong)源于(yu)網絡(luo)，如有(you)侵權(quan)聯系(xi)即删(shan)除!