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測量低粘度流體介質金屬管轉子流量計的仿真研究

更新時間:2020-02-19   點擊次數(shù):734次

金屬管浮子流量計是傳統(tǒng)的變截面流量計。 它具有許多優(yōu)點,例如結構簡單,操作可靠,壓力損失小且穩(wěn)定,流體介質速度低。 目前,金屬管浮子流量計的設計是根據(jù)經典的浮子流量公式計算的,其中流量系數(shù)α受浮子形狀和雷諾數(shù)等多種因素的影響,需要進行實驗校準才能確定。  。 這種設計方法需要大量的實驗,價格昂貴,周期長并且數(shù)據(jù)有限。 為了深入研究金屬管浮子流量計的工作機理,作者采用數(shù)值計算流體力學方法對金屬管浮子流量計進行了數(shù)值模擬。 通過建立仿真模型,建立了數(shù)值實驗平臺,對金屬管浮子流量計的機理進行了研究,并對傳感器的結構進行了優(yōu)化。 同時,它為金屬管浮子流量計提供了一種低成本,短周期的設計方法。
 闡述了金屬管浮子流量計的工作原理。 在垂直錐形管中,放置了一個阻力構件,一個浮子。 當流體從底部到頂部通過錐管時,由于浮子的前向容積會產生壓力差,從而在浮子上產生向上的力。 同時,由于流體的粘性,它會在浮子上產生粘性力。 當兩個力的合力大于浮子本身的重力時,浮子將向上上升。 同時,浮子和錐形管之間的環(huán)形流動面積將增加,流速將減小。 當達到平衡時,浮子將保持在一定的高度。 傳統(tǒng)的金屬管浮子流量計設計是使用經典的浮子流量公式計算的,即
  其中:qv是浮子流量計的體積流量;  α是流量系數(shù);  D0是浮子很大的上游表面的直徑;  h是浮子在錐管中的垂直位置;  φ是錐管的夾角;  Vf是浮動體積;  ρf是浮法材料的密度;  ρ是流體的密度;  AF是垂直于流向的浮子的非常大的橫截面積。
  1.2計算流體動力學及其控制方程
 計算流體動力學(CFD)是一項使用計算機求解描述流體流動規(guī)則的控制方程的技術。 它涉及流體力學,計算方法和計算機圖形處理。 為了簡單起見,作者以不可壓縮的湍流為例,編寫了作者使用的k-ε模型的一般形式的流體控制方程。 在直角坐標系中,流量可以由連續(xù)性方程和雷諾時間平均N-S方程確定。

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