均速管流量计优化设计的数值模拟.pdfVIP

2013年第 1期 工业仪表与自动化装置 ·57· 均速 管流量计优化设计的数 值模拟 朱 莹，王小华，麻剑锋，沈新荣 (浙江大学 流体工程研究所，杭州 310027) 摘要：根据流体力学计算方法，对300 mm口径管道对应的均速管流量计进行二维数值模拟， 采用 一(cJ SST湍流模型及 SIMPLE算法，首先得到均速管流量计流量系数随速度的变化特性；在 其基础上，创新设计了一种新型的双体均速管流量计，这种新型均速管流量计较传统的威力巴流量 计而言，在压力损失有限增加的前提下，能产生更高的输出压差和更低的流量系数。 关键词：流量系数；均速管流量计；永久压力损失 中图分类号：TH814 文献标志码：A 文章编号：1000—0682(2013)01—0057—03 The numerical simulation of the optimization design of averaging pitot tube ZHU Ying，WANG Xiaohua，MA Jianfeng，SHEN Xinrong (Institute ofFluid Enginering Research，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China) Abstract：The paper presents numerical simulation(two—dimensiona1)of the averaging pitot tube applied in the pipe with diameter of 300mm． In the calculation the turbulent model of k一 SST and SIMPLE method were applied．Firstly，the relationship between the flow coefficient and velocity was in— vestigated．Then a two—profile averaging pitot tube was innovatively desingned．The new tubes could of- fer higher pressure difference and lower flow coeficient at a limited cost on permanent pressure loss con- pared to the original mode1． Key words：flow coeficient；averaging pitot tube；perm anent pressure loss 0 引言 均速管流量计是美国Dieterich标准公司在60 年代中期研制的产品 J，现已被广泛的用于我国工 业现场。均速管流量计具有结构简单，安装拆卸方 便，节能效果显著等优点，尤其是应用于大直径管道 中时其节能量更是不可忽视，这对于能源短缺的今 天十分重要。 均速管流量计从问世开始直到今天有了很大的 发展 ，出现了很多不同截面形状的测量杆，如：圆形、 菱形、弹头形(Veris bar)、机翼形、Delta形等等。近 年来，通过数值模拟及实验的方法来分析不同截面 形状均速管的性能成为流量测量领域的一个重要课 题。齐利晓等人选取弹头形、菱形、Delta形 3种截 面形状的均速管，将它们分别置于不同的流场中，研 究不同流场对均速管流量系数、线性度及重复性的 收稿日期：2012—11—12 作者简介：朱莹(1988)，湖南人，硕士，研究方向为流体机械。 性能指标的影响 ；张迎春等人利用 CFD数值模拟 研究了不同长度的前直管段对流量系数计算结果的 影响，总结出了为得到准确的计算值其计算域所应 有的直管段长度 ；M．Kabacinski等人对不同截面 形状的均速管进行数值研究，对比不同模型下流量 系数随速度变化，并研究了截面尺寸对流量系数的 影响 ；Boleslaw Dobrowolski等人建立了 Veils bar 的三维流动模型，研究了 Veris bar工作时测量杆内 部流体的流动 J。这些研究工作都为均速管流量 计的发展做出了重大的贡献。 虽然均速管流量计具有很多的优点，但在实际 运用中还是存在一些问题。首先，均速管流量计输 出压差小，测量结果容易受流体扰动的干扰，而且小 的输出压差使其对差压变送器的要求很高；其次，均 速管流量计不适用于低速流体的测量，用于测量低 流速流体时其测量精度低。因此该文主要目标是在 不增加永久压力损失的前提下提高均速管输出压 差，同时扩大其所能测量的流速范围。 · 90· 工业仪表与 自动化装置 2013年第 1期 5 结论