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閱讀：20發(fā)布時(shí)間：2024-11-15
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在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中雙彎管的應(yīng)用比較普遍，由于空間090雙彎管會(huì)在測(cè)量管道中產(chǎn)生渦流和回流，從而對(duì)超聲波流量計(jì)的測(cè)量精度造成不利的影響。應(yīng)用CFD數(shù)值仿真分析測(cè)量管道內(nèi)流場(chǎng)分布情況，可以更準(zhǔn)確的獲得測(cè)量結(jié)果。圖4.8 為空間090雙彎管計(jì)算幾何模型。其中進(jìn)口管段直管D=100mm，測(cè)量段管道直管D1=60mm,雙彎管彎曲半徑R=1.5D, L1為兩個(gè)彎管之間的直管段距離,本文定義L1=2D, L為彎管出口與流量計(jì)進(jìn)口之間的直管段長度，本文L分別取2D、4D、6D、8D、10D、 20D、 30D和40D。在Fluent中仿真流量定義為Q=0.1m3/h、0.2m3/h、 0.4m3/h、 1m3/h、 3m3/h、5m3/h、 10m3/h、30m3/h、60m3/h、 90m3/h 和120m3/h,網(wǎng)格采用非結(jié)構(gòu)型混合網(wǎng)格，直管段采用結(jié)構(gòu)型網(wǎng)格，彎管和測(cè)量段采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)量為200萬左右; Fluent 數(shù)值仿真中邊界條件等參數(shù)設(shè)置與平面090單彎管相同。
圖4.9為DN100超聲波流量計(jì).上游阻流件為空間雙彎管時(shí)，測(cè)量段橫向截面速度等值線圖。圖中為流量均為Q=60m3/h時(shí)，彎管出口與流量計(jì)入口之間的距離分別為L=2D、4D、6D、8D、10D和20D。由于空間雙彎管會(huì)使管道中存在渦流或回流等現(xiàn)象，因此導(dǎo)致超聲波流量計(jì)測(cè)量段內(nèi)速度分布不均勻，非理想流場(chǎng)速度分布引起流量測(cè)量誤差。圖4.9得出結(jié)論:在L=2D和4D時(shí)渦流所引起的速度分布不均勻情況非常嚴(yán)重，隨著彎管與測(cè)量段之間的距離越來越大時(shí)，空間雙彎管所引起的速度場(chǎng)分布不均勻情況有所減弱。因此從速度分布等值線圖中可以得出隨著彎管與測(cè)量段之間的距離越來越大，彎管所引起的測(cè)量誤差應(yīng)該越來越小。
圖4.10所示空間090雙彎管所引起的流量相對(duì)誤差同樣是以直管段40D時(shí)流量誤差為基準(zhǔn)，應(yīng)用公式(4-3) 計(jì)算得出。其中橫坐標(biāo)為流量測(cè)量值，采用對(duì)數(shù)表達(dá)方式，以防便觀測(cè)小流量時(shí)變化趨勢(shì)，縱坐標(biāo)為流量相對(duì)誤差，不同曲線表示兩個(gè)彎管之間直管段距離為L1=2D,不同距離L時(shí)的流量相對(duì)誤差。
從圖4.10得出結(jié)論:當(dāng)距離L相同時(shí)，即同一條曲線上，當(dāng)流量為Q= 5m3/h~120m3h時(shí)流量相對(duì)誤差趨于直線無明顯變化，當(dāng)流量為0.1m3/h~5m3/h時(shí)，隨著流量的增大,空間雙彎管所引起的流量相對(duì)誤差逐漸減小。對(duì)于相同流量點(diǎn)不同距離L時(shí)，距離L為20D、30D和40D時(shí)，同流量相對(duì)誤差大小相近;在彎管與測(cè)量段之間距離較小時(shí)，渦流對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響較大，當(dāng)彎管與測(cè)量段之間距離增大到20D以后，渦流對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響無明顯變化，但仍會(huì)產(chǎn)生流量誤差。這正好與上圖4.9所示測(cè)量段橫截面上速度分布等值線圖結(jié)論相符。
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