摘要(yao):利用(yong)計算(suan)流體(ti)力學(xue)數值(zhi)計算(suan)仿真(zhen)方法(fa)，對渦(wo)街流(liu)量計(ji) 以水(shui)爲介(jie)質進(jin)行了(le)仿真(zhen)分析(xi)，得到(dao)一些(xie)流場(chang)分析(xi)結果(guo)。 由渦(wo)街流(liu)量計(ji)測量(liang)原理(li)可知(zhi)，隻要(yao)在流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置上(shang)測得(de)儀表(biao)系數(shu)K,就可(ke)以得(de)到流(liu)量。
1仿(pang)真數(shu)學模(mo)型與(yu)邊界(jie)條件(jian)
1.1仿真(zhen)數學(xue)模型(xing)
　　當介(jie)質爲(wei)水時(shi)，由雷(lei)諾數(shu)可知(zhi)，在裝(zhuang)置的(de)整個(ge)流量(liang)範圍(wei)内，流(liu)量計(ji)内部(bu)的流(liu)動爲(wei)湍流(liu)流動(dong)。采用(yong)K-ε湍流(liu)模型(xing)，結合(he)三維(wei)不可(ke)壓縮(suo)黏性(xing)流體(ti)的N-S方(fang)程，建(jian)立封(feng)閉方(fang)程組(zu)。
　　其中(zhong)湍流(liu)動能(neng)K的輸(shu)運方(fang)程和(he)湍流(liu)耗散(san)率ε的(de)輸運(yun)方程(cheng)分别(bie)爲
 
　　其(qi)中湍(tuan)流運(yun)動黏(nian)性系(xi)數ʋt與(yu)湍流(liu)動能(neng)産生(sheng)項P分(fen)别爲(wei)
 
　　式中(zhong):u一流(liu)體在(zai)軸向(xiang)坐标(biao)x的速(su)度;ʋ一(yi)流體(ti)在徑(jing)向坐(zuo)🔞标r下(xia)的速(su)度♊。
　　以(yi)上4組(zu)方程(cheng)使用(yong)CFD仿真(zhen)軟件(jian)進行(hang)壓力(li)-速度(du)耦合(he)，用有(you)限體(ti)積法(fa)進行(hang)離散(san)處理(li)，壓力(li)采用(yong)砌體(ti)力加(jia)權離(li)散格(ge)式，動(dong)量、湍(tuan)動✨能(neng)與湍(tuan)動能(neng)耗散(san)率均(jun)采用(yong)二階(jie)迎風(feng)👨‍❤️‍👨離散(san)格✍️式(shi)。
1.2仿真(zhen)物理(li)模型(xing)
　　選擇(ze)DN50口徑(jing)的渦(wo)街流(liu)量計(ji)，利用(yong)StarCCM軟件(jian)建立(li)渦街(jie)流量(liang)計🈲幾(ji)何💃🏻模(mo)型并(bing)劃分(fen)網格(ge)，渦街(jie)流量(liang)計發(fa)生體(ti)橫截(jie)面網(wang)格如(ru)圖1所(suo)示。
 
　　爲(wei)了提(ti)高計(ji)算效(xiao)率,渦(wo)街發(fa)生體(ti)處重(zhong)點加(jia)密,其(qi)他✔️區(qu)域适(shi)當稀(xi)疏。由(you)圖1可(ke)知，渦(wo)街發(fa)生體(ti)所處(chu)流場(chang)網格(ge)均勻(yun)加密(mi)。通過(guo)加密(mi)畫🌍法(fa)，靠近(jin)渦街(jie)發生(sheng)體的(de)橫截(jie)面網(wang)格較(jiao)密，遠(yuan)離渦(wo)🆚街發(fa)生🛀🏻體(ti)而靠(kao)近管(guan)壁的(de)網💚格(ge)較稀(xi)疏。
2.2仿(pang)真條(tiao)件設(she)定
　　目(mu)前仿(pang)真僅(jin)選擇(ze)不可(ke)壓縮(suo)的水(shui)爲介(jie)質，對(dui)于不(bu)可壓(ya)🤩縮流(liu)體水(shui)密度(du)以實(shi)驗室(shi)測量(liang)結果(guo)爲依(yi)據。模(mo)型選(xuan)擇📧RNGk-ε雙(shuang)方程(cheng)湍流(liu)模型(xing)，該模(mo)型可(ke)以很(hen)好地(di)處理(li)高應(ying)變率(lü)🙇‍♀️以及(ji)流線(xian)彎曲(qu)程度(du)較大(da)的流(liu)體流(liu)動，非(fei)常适(shi)合具(ju)有旋(xuan)渦脫(tuo)落❌現(xian)象的(de)渦街(jie)流場(chang)仿🌈真(zhen)。
2流場(chang)仿真(zhen)分析(xi)
　　影響(xiang)渦街(jie)流量(liang)計旋(xuan)渦頻(pin)率的(de)是發(fa)生體(ti)兩側(ce)的流(liu)速U;和(he)🔴發⛹🏻‍♀️生(sheng)體的(de)結構(gou)，由于(yu)發生(sheng)體結(jie)構尺(chi)寸是(shi)固定(ding)的，因(yin)此頻(pin)率隻(zhi)與U相(xiang)關，需(xu)要觀(guan)測在(zai)相同(tong)人口(kou)流速(su)U條件(jian)下的(de)U變化(hua)來得(de)到頻(pin)率的(de)變化(hua)。而速(su)度的(de)變化(hua)必然(ran)會導(dao)🔞緻流(liu)體密(mi)🈲度的(de)變化(hua)，因此(ci)可觀(guan)測發(fa)生體(ti)兩側(ce)的密(mi)度雲(yun)圖，從(cong)而判(pan)斷可(ke)壓縮(suo)性對(dui)渦街(jie)流量(liang)🌈計流(liu)速U,的(de)影響(xiang)，通過(guo)仿真(zhen)得到(dao)不可(ke)壓縮(suo)流體(ti)💋水的(de)🌈靜壓(ya)雲圖(tu)(見圖(tu)2)、不可(ke)壓縮(suo)流體(ti)水的(de)👌速度(du)雲圖(tu)(見圖(tu)3)。
 
 
　　爲判(pan)斷是(shi)否爲(wei)充分(fen)發展(zhan)流動(dong)，特測(ce)量Y軸(zhou)方向(xiang)的力(li)(見圖(tu)4、圖5) 由(you)💛圖4、圖(tu)5可知(zhi)，經過(guo)一段(duan)時間(jian)後流(liu)場處(chu)于穩(wen)定狀(zhuang)态。對(dui)圖5中(zhong)靜壓(ya)數值(zhi)❗進行(hang)快速(su)傅立(li)葉變(bian)換，得(de)❤️到3種(zhong)介質(zhi)下的(de)旋渦(wo)脫離(li)頻率(lü)圖(見(jian)圖6)。
 
　　通(tong)過讀(du)取圖(tu)6不可(ke)壓縮(suo)流體(ti)水的(de)旋渦(wo)脫落(luo)頻率(lü)圖最(zui)高點(dian)的頻(pin)率，可(ke)得到(dao)水旋(xuan)渦脫(tuo)落頻(pin)率爲(wei)340Hz。
3結束(shu)語
　　利(li)用軟(ruan)件實(shi)現了(le)渦街(jie)流量(liang)計在(zai)不可(ke)壓縮(suo)流體(ti)水的(de)流🔞場(chang)仿📐真(zhen)，根據(ju)卡門(men)渦街(jie)的産(chan)生機(ji)理，仿(pang)真出(chu)渦街(jie)流量(liang)計在(zai)不可(ke)壓縮(suo)流💋體(ti)水下(xia)的頻(pin)率值(zhi)，爲下(xia)一步(bu)進行(hang)空氣(qi)、蒸汽(qi)計量(liang)打下(xia)了堅(jian)實的(de)基礎(chu)。

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