淺析彎管流量計(jì)流場(chǎng)的數(shù)值模擬

彎管流量計(jì)的測(cè)量特性主要受雷諾數(shù)、前后直管段長(zhǎng)度、彎管的幾何形狀、取壓口方向和位置、彎管粗糙度和二次流等因素影響[ 8-10] ，情況非常復(fù)雜。所以在試驗(yàn)之前，為了獲得對(duì)所測(cè)流場(chǎng)的一些定性分布規(guī)律，運(yùn)用Fluent 軟件對(duì)彎管流量計(jì)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。

彎管流量計(jì)幾何模型為： 彎管流道直徑為100mm；前、后直管段長(zhǎng)度各為100 mm；彎徑比( R/ D)為3/ 2；取壓口內(nèi)徑均為3 mm，長(zhǎng)度為100 mm，傾斜角度為45b。邊界條件和初始條件為： 彎管入口設(shè)為速度入口( v elo city-inlet ) ，出口設(shè)為壓力出口( pressur e-outlet ) ，管壁設(shè)為固體( so lid) ；空氣入口流速取10m/ s。 求解器采用二維穩(wěn)態(tài)顯式。

彎管流量計(jì)內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬的結(jié)果如圖2 和圖3 所示。 總體上看，在彎管流量計(jì)內(nèi)，上游流場(chǎng)比較穩(wěn)定，流速梯度分明，下游則受二次流影響比較大，流場(chǎng)不太穩(wěn)定；壓力從內(nèi)向外遞增梯度分布十分明顯，對(duì)稱(chēng)性較好，內(nèi)側(cè)的測(cè)壓管出現(xiàn)低壓腔，外側(cè)出現(xiàn)高壓腔。
具體說(shuō)來(lái)：

① 流經(jīng)彎管的流體由進(jìn)口側(cè)的等速流狀態(tài)逐漸變成由彎頭內(nèi)側(cè)向外側(cè)梯度遞增的流動(dòng)狀態(tài)，靠近彎管外側(cè)的流體被減速，而靠近彎管內(nèi)側(cè)的流體被加速。這yi流速分布進(jìn)入彎管時(shí)基本達(dá)到穩(wěn)定階段，而在彎管中點(diǎn)45b截面處，該速度分布形式達(dá)到極限狀態(tài)，即內(nèi)側(cè)流速達(dá)到大值，外側(cè)流速達(dá)到小值，如圖2所示。

②對(duì)應(yīng)上述流體流過(guò)彎管的速度分布，彎管流量計(jì)內(nèi)的壓力分布基本也是以45°截面為中心對(duì)稱(chēng)分布，如圖3 所示。

③二次流對(duì)壓力分布的影響，主要是在彎管流量計(jì)的進(jìn)、出口截面附近，但進(jìn)口與出口的流體質(zhì)點(diǎn)流速方向相反，在進(jìn)口指向內(nèi)側(cè)，出口處指向外側(cè)。在45°截面的前后截面，其速度向量發(fā)生轉(zhuǎn)向，因此，在45°截面附近二次流對(duì)壓力分布的影響降為接近于零的小值。

所以，為了增加差壓測(cè)量的靈敏度和減小二次流對(duì)測(cè)量的影響，本研究將取壓口的位置選取在與彎管流量計(jì)上游端面成45°夾角的地方。