摘(zhāi)要:通(tōng)過對某電(diàn)廠孔闆差(chà)壓流量計(jì)
進(jìn)行數值分析不同(tóng)斷面的流出系數及(jí)壓力分(fèn)布規律，得出如下(xià)結論(lùn):取壓(yā)孔應(yīng)設置(zhì)在上遊最大壓(yā)力和下遊最小(xiǎo)壓力處,且下遊(yóu)取壓(yā)孔應設置(zhì)在距孔闆中心距離(0.3~0.5)d範圍(wéi)内,上(shàng)遊取壓孔應設(shè)置在距孔闆中心距(jù)離(0.5-1.5)d範圍;不同的取壓孔距離嚴(yán)重影響流(liú)體(tǐ)質(zhì)量(liàng)流量的測量(liàng)精度,所以(yǐ)流量孔闆(pǎn)在安(ān)裝時,嚴格按照(zhào)取壓孔尺寸安(ān)裝,并根(gēn)據(jù)取壓(yā)孔的實際位(wèi)置(zhì)适當修正流出(chū)系數;典型斷面的下遊斷面存在明顯的回流(liú)現象(xiàng)，回流流量占管道質(zhì)量流(liú)量的(de)15%左右。分析(xī)結果可爲(wèi)電廠孔闆差壓測量(liàng)安裝(zhuāng)測試和調(diào)整提(tí)供參(cān)考。
1研(yán)究背景
計算流(liú)體動力學cfd(computationalfluiddy-namics)以理(lǐ)論流體力(lì)學和(hé)計算(suàn)數學爲基(jī)礎，是近(jìn)代(dài)迅速(sù)發展(zhǎn)起來的涉及計(jì)算機、流體力學、偏微(wēi)分方(fāng)程數學理(lǐ)論等(děng)學科(kē)的新(xīn)生學科分支(zhī),主要将連續(xù)流(liú)動的介(jiè)質流動規律描(miáo)述爲(wèi)大型代(dài)數(shù)方程組,并建立(lì)在數(shù)值(zhí)求解的(de)計算(suàn)方法。在流(liú)體機(jī)械葉(yè)片設(shè)計、性能優化、性能預估、流(liú)場分(fèn)析方面(miàn)有着廣(guǎng)泛的(de)應(yīng)用。差壓(yā)式流量計(jì)由于(yú)其結構(gòu)簡單、加(jiā)工安裝方(fāng)便、成本低(dī)、性能(néng)穩定(dìng)可靠、使(shǐ)用(yòng)周期長等優點在能(néng)源化工(gōng)、電(diàn)力、水利等行(háng)業有着(zhe)廣泛的應用。其(qí)主要(yào)包(bāo)括:孔闆式、噴嘴式和文(wén)丘裏噴嘴式(shì)、經(jīng)典文(wén)丘裏管式,其中孔闆式差(chà)壓流量計,占.整個差(chà)壓法流量(liàng)計測(cè)量的60%以(yǐ)上(shàng)。
利用readerharris/gallagher計算(suàn)方法，流量孔(kǒng)闆的差壓計(jì)算(suàn)公(gōng)式,且(qiě)給出(chū)了(le)流(liú)出系(xì)數的(de)計(jì)算(suàn)和經(jīng)驗參數的(de)取值(zhí)。從計算(suàn)公(gōng)式可(kě)以看出計(jì)算采(cǎi)用了(le)大量的試(shì)驗驗證後的經(jīng)驗數(shù)據,此計算(suàn)公式隻對流量進行(háng)了近似數(shù)值計算，這種計(jì)算不(bú)但存在計(jì)算誤(wù)差,而且無(wú)法準确地獲得(dé)孔闆(pǎn)前後水流流态的其他參(cān)數分布規(guī)律,如(rú)力、流速、流線以(yǐ)及渦流、回流、壅(yōng)流的特性(xìng),而采(cǎi)用(yòng)流體(tǐ)動力學(xué)數值計算可以正确獲得不同(tóng)斷面.不同工況(kuàng)的流(liú)場參數,便于了(le)解孔(kǒng)闆流(liú)量計特性(xìng),爲流(liú)量計(jì)算公(gōng)式修(xiū)正提供(gòng)依據。
本文應(yīng)用(yòng)cfx對孔闆(pǎn)式(shì)差壓流量計(jì)内部(bù)流場進行計算,根據不同(tóng)斷面(miàn)的(de)差壓代(dài)人孔(kǒng)闆流量計(jì)算公式計算管(guǎn)道流量,分(fèn)析孔闆前後斷面上(shàng)的差壓分(fèn)布、固定截(jié)面上流量分(fèn)布(bù)、以及管壁(bì)上的壓力(lì)分布規律(lǜ),确(què)定(dìng)上下取壓(yā)口的合理(lǐ)位置(zhì)。
2計算理論及(jí)模(mó)型
2.1孔闆流(liú)量計算(suàn)經驗公式
根(gēn)據滿(mǎn)管流(liú)體流量的(de)測量是通(tōng)過測量安(ān)裝在(zài)管道内孔(kǒng)闆産(chǎn)生的前後(hòu)壓差(chà),并經算術(shù)計算(suàn)後(hòu)求得,流(liú)體質(zhì)量流量的(de)計算公(gōng)式如下(xià):
式中:c爲(wèi)孔闆(pǎn)的(de)流出系(xì)數(無量(liàng)綱);β爲孔(kǒng)闆直徑和管(guǎn)道内(nèi)徑比(bǐ)值(無量綱);d爲孔(kǒng)闆工作狀态(tài)下(xià)直徑(mm);△p爲孔(kǒng)闆前(qián)後的(de)差壓(pa);ρl爲流(liú)體密(mì)度(kg/m3)。
流出系(xì)數是指通過裝(zhuāng)置的實際流量(liàng)與理論(lùn)流量之(zhī)間關(guān)系(xì)的系數(shù),用reader-harris/gallagher方(fāng)法的計算公(gōng)式爲
式中:p1爲(wèi)上遊(yóu)斷面相對壓力(lì)(pa);pz爲(wèi)下遊斷(duàn)面.相(xiàng)對(duì)壓力(pa);k爲(wèi)流體的等熵指(zhǐ)數(無(wú)量綱(gāng))。其餘(yú)符号與上同。
本次計算的流體(tǐ)爲水,溫度70℃,可壓(yā)縮性比(bǐ)較小，因(yīn)此選(xuǎn)取ε=1.0,進行流(liú)量的近似計算(suàn),孔闆(pǎn)的(de)具體參(cān)數表(biǎo)見(jiàn)表1。
2.2cfx數值(zhí)計算(suàn)
本文采用(yòng)了navier-stoke方(fāng)程(chéng)來(lái)描述(shù)流體在(zài)管(guǎn)道(dào)内的流動,應用标(biāo)準雙方程案流(liú)模型(xíng),采用有限(xiàn)容(róng)積法和迎風(fēng)差分格(gé)式對(duì)控(kòng)制方程(chéng)進(jìn)行時變相(xiàng)離(lí)散求解(jiě),給定(dìng)壁面(miàn)粗糙(cāo)度,假設壁面無(wú)滑移(yí),流體無旋運.動s。基(jī)于(yú)cfd計算(suàn)理論,應用ansys平台中cfx商用(yòng)軟(ruǎn)件，進行定常叠(dié)代求(qiú)解計算。
2.3數(shù)值(zhí)計(jì)算模(mó)型
本文對(duì)某電(diàn)廠凝結水管道(dào)進行(háng)了數值模拟計算，孔(kǒng)闆前後阻力件(jiàn)的形式(shì)爲(wèi)90°彎頭(tóu)各一(yī)個,具體數(shù)據見(jiàn)表1。圖1、圖2分别爲管道計算(suàn)模型和孔闆管(guǎn)局部網格示意圖。
爲(wèi)了便于建模(mó)和計算,對(duì)孔闆内邊緣進(jìn).行了(le)簡化，取(qǔ)消(xiāo)斜銳(ruì)角α,将孔闆設計(jì)爲最小厚度的(de)等厚(hòu)孔(kǒng)闆。由于(yú)受計算(suàn)資(zī)源的(de)限制(zhì),模型的網(wǎng)格個(gè)數爲(wèi)769728,節點(diǎn)個數爲748492。整個計(jì)算模(mó)型采用六(liù)面體(tǐ)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，以(yǐ)提(tí)高(gāo)網格(gé)質量(liàng)和計算精(jīng)度。
2.4數值計算邊(biān)界條件
以某電(diàn)廠凝結水流量(liàng)孔闆(pǎn)尺寸爲例(lì),采用公式(shì)(1)計算(suàn)其額定壓(yā)力下(xià)的流量,并對孔闆及管(guǎn)道(dào)進行(háng)數值模(mó)拟(nǐ)。進口設定流量,凝結水雜(zá)項(xiàng)管設置(zhì)孔闆(pǎn)後(hòu),進出口(kǒu)流量相(xiàng)等(děng),出口(kǒu)設定流量。分别(bié)計算3個工況:工(gōng)況1爲(wèi)最(zuì)大流量(liàng)工況610kg/s;工況2爲常用流量工況569.44kg/s;工(gōng)況3爲(wèi)最(zuì)小流量工況(kuàng)222.22kg/so
3結果分析
爲了使結果具(jù)有普遍性,并減(jiǎn)小後處理誤差,孔闆(pǎn)前(qián)後的壓差分(fèn)别(bié)取(qǔ)上下遊斷面(miàn)上的平(píng)均壓力之(zhī)差。孔(kǒng)闆前後各做一(yī)個和(hé)管道正交的圓截面,近似(sì)認爲是上下遊(yóu)取壓口，上遊斷(duàn)面定義爲planel即上遊取(qǔ)壓(yā)口斷面(miàn),下遊斷(duàn)面定義爲plane2即爲(wèi)下遊取(qǔ)壓口(kǒu)斷面,如(rú)圖(tú)3。上、下(xià)遊斷(duàn)面距孔闆中心位置(zhì)分别(bié)用x1和x2表示(shì)，上下遊各取10個(gè)截面(miàn)位(wèi)置(zhì),截面(miàn)位置編号(hào)自孔(kǒng)闆至上下遊分别編(biān)号(hào)爲1至10,其(qí)數據見(jiàn)表2。
3.1不同斷(duàn)面相對差壓分布
取(qǔ)上下遊不(bú)同斷(duàn)面上(shàng)的平(píng)均相(xiàng)對壓力之差并(bìng)計算(suàn)處理(lǐ),作爲孔闆的差(chà)壓繪(huì)制差壓曲(qǔ)線。其(qí)中上遊斷(duàn)面壓差是(shì)指固(gù)定下(xià)遊斷面至孔闆(pǎn)中心孔(kǒng)絕對距(jù)離:27200+0.5d=27510.5mm,而上遊(yóu)斷面(miàn)距孔闆(pǎn)中(zhōng)心孔(kǒng)距離如(rú)表(biǎo)2中plane1中(zhōng)x1數值(zhí)。下遊(yóu)斷面差壓是指固定(dìng)上(shàng)遊斷面至孔(kǒng)闆中心(xīn)孔絕對(duì)距離(lí):27200-d=26579mm,上遊斷面(miàn)距中心(xīn)孔距離如表2中plane2中x2數值。其中用距孔闆(pǎn)中心絕(jué)對距離(lí)27200-d=26579mm的截面planel上(shàng)的平(píng)均壓力(lì)和27200+0.5d=27510.5mm的截面plane2.上(shàng)平均(jun1)壓力(lì)之(zhī)差爲基(jī)準值(zhí),其餘(yú)平面上的(de)差壓(yā)除(chú)以此基準值。然後繪制(zhì)上下遊壓差相對(duì)值曲(qǔ)線(xiàn),如圖(tú)4。
從圖4可以看出(chū),孔闆前後(hòu)差壓(yā)受上遊(yóu)斷面(.上遊取(qǔ)壓口(kǒu))距孔闆距離(lí)影響相(xiàng)對較小，而(ér)受下(xià)遊:斷(duàn)面(下遊取壓口(kǒu))距(jù)孔(kǒng)闆距(jù)離影響較(jiào)大。上(shàng)遊(yóu)截面1上的差壓隻(zhī)有5号(hào)截面(miàn)的89.5%,且這一數值(zhí).不随流量的變(biàn)化而(ér)變化。x1在(0~0.3)d範(fàn)圍内，随着(zhe)x1距離(lí)增大(dà)截面(miàn)上差(chà)壓随(suí)之快(kuài)速增(zēng)加。這因(yīn)水流遇(yù)孔闆(pǎn)阻擋過流(liú)面積(jī)減小(xiǎo),流速增大,動能損失較大造(zào)成(chéng)的。截(jié)面3上的(de)差壓是(shì)5号截面的(de)99.3%,且随着距(jù)離的增加(jiā)這種增(zēng)加趨于緩慢。截面10的差(chà)壓隻是(shì)5号(hào)截面(miàn)的100.42%,且(qiě)差(chà)壓增加(jiā)值基(jī)本和距離x成線(xiàn)性關(guān)系,增(zēng)幅約爲0.1%/d。這種增加主(zhǔ)要(yào)是因爲管道的(de)沿程阻(zǔ)力和管道局部(bù)渦流(liú)引起(qǐ)的水(shuǐ)頭損失。從圖中(zhōng)可以看出上遊(yóu)x1(0.05~0.3)d範圍(wéi)内對差壓(yā)的影響較大，且(qiě)其值小于(yú)正(zhèng)常(cháng)差壓(yā)。因此(cǐ)上遊(yóu)取壓(yā)口應在(0.5~1.5)d範(fàn)圍選取(qǔ),這樣既(jì)可以減小因流(liú)體收縮,流速增加和沿程水頭損失增(zēng)加(jiā)造成(chéng)的測(cè)量誤差。從圖(tú)4可以看出,下(xià)遊斷(duàn)面(miàn)差壓(yā)曲(qǔ)線幾乎是(shì)開口(kǒu)向下的(de)二次曲(qǔ)線，在3号斷(duàn)面出(chū)現最大值後,随(suí)着x增加(jiā)斷(duàn)面差(chà)壓急(jí)劇下(xià)降。下(xià)遊斷面(miàn)1上(shàng)的差(chà)壓爲(wèi)4号斷面差(chà)壓的90.15%，斷(duàn)面(miàn)10上的(de)差壓僅爲4号斷(duàn)面的60.17%,這說(shuō)明随(suí)着x2的增加(jiā),水流(liú)紊态(tài)恢複較慢,後面(miàn)流态受孔(kǒng)闆影響較(jiào)大。高(gāo)速水流流過孔(kǒng)闆後,在孔闆中心孔區形成了(le)一個(gè)射(shè)流(liú)區,而(ér)在壁(bì)面(miàn)附近(jìn)形成了較大(dà)的回(huí)流負壓(yā)區(qū)。因水流的(de)可壓(yā)縮性很(hěn)小，高速(sù)水流(liú)受到(dào)前方(fāng)流體的阻擋(dǎng),而将水(shuǐ)流速度(dù)能(néng)轉化爲水(shuǐ)流的(de)勢能(néng),所以管道壁面(miàn)附近負(fù)壓(yā)随着(zhe)x的增加(jiā)逐(zhú)漸減(jiǎn)小。上(shàng)下取(qǔ)壓口(kǒu)差壓也迅速減小,并趨于穩定(dìng)。爲了(le)獲(huò)取(qǔ)最大差壓,下遊(yóu)取壓口應設置在距(jù)孔闆(pǎn)中心距離(lí)(0.3~0.5)d範圍内。
3.2不同斷(duàn)面流出系數
流(liú)出系數c采(cǎi)用reader-harris/gallagher公式進行(háng)計算，見(jiàn)公式(2),其是流量(liàng)計算公(gōng)式(shì)(1)的主(zhǔ)要參(cān)數,是經大(dà)量試驗檢(jiǎn)驗的經驗公式。根據不同(tóng)斷面(miàn)的參(cān)數對每個斷面的流(liú)量系數進(jìn)行計算(suàn),結果見(jiàn)圖5。
從圖中可以(yǐ)看出3種工(gōng)況，上遊斷面的(de)流出(chū)系數随着(zhe)x1的增大逐漸變大，且(qiě)在斷面4達(dá)到最(zuì)大值後則不增(zēng)加;下遊斷面的(de)流出系數随着(zhe)x2的增(zēng)加而又先(xiān)減小(xiǎo)後(hòu)變(biàn)大的(de)趨勢(shì),且取(qǔ)壓孔(kǒng)斷面(miàn)距孔闆中(zhōng)心的(de)距(jù)離對流(liú)出系數影(yǐng)響更(gèng)爲明顯。不(bú)同工況下(xià)上(shàng)下遊斷(duàn)面流出系(xì)數最(zuì)大值(zhí)和最小(xiǎo)值(zhí)及其比(bǐ)值(zhí)如表3。從表3和圖4中可以看出流(liú)出系(xì)數和流量(liàng)相關(guān)性比較小，流(liú)出系數對(duì)下(xià)遊距(jù)離較爲敏感,下遊各截(jié)面(miàn)上的(de)流出(chū)系(xì)數最大(dà)值和(hé)最小(xiǎo)值之比爲1.10。下遊距離對流(liú)出(chū)系(xì)數反(fǎn)應較(jiào)爲遲鈍，上(shàng)遊各(gè)截面上的(de)流出(chū)系數最大(dà)值和最小值之比爲1.01。
從(cóng)公式(2)可以看(kàn)出(chū),流(liú)出系(xì)數隻給(gěi)上下遊(yóu)斷面的(de)距(jù)離、管道直(zhí)徑、開(kāi)孔比(bǐ)、流體(tǐ)雷(léi)諾數等(děng)參數(shù)有關,取壓口(kǒu)距離(lí)的不同(tóng)會嚴重影(yǐng)響流(liú)體質(zhì)量流量的(de)測量,所(suǒ)以(yǐ)流量孔闆(pǎn)的安裝時(shí),嚴格(gé)按(àn)照孔闆(pǎn)尺寸(cùn)安(ān)裝,并根(gēn)據取壓孔(kǒng)的實(shí)際位(wèi)置(zhì)适當修正流(liú)出系數。
3.3不(bú)同(tóng)斷面(miàn)流量分(fèn)布
孔闆差(chà)壓(yā)法(fǎ)測流量是(shì)滿管(guǎn)流體的測量重(zhòng)要手(shǒu)段之一。其(qí)測量原理是測(cè)量孔(kǒng)闆前後産生的壓差(chà)，通過(guò)近似經驗公式(shì)進行計算,求得(dé)體積或(huò)者質量(liàng)流量。具體(tǐ)計算(suàn)見式(shì)(1)至式(3)。本文(wén)通過cfx進(jìn)行管道(dào)内流體叠(dié)代計(jì)算,然後(hòu)選取不(bú)同斷面(miàn)差壓,帶(dài)人式(shì)(1)至式(3)計算(suàn)公式進(jìn)行計算(suàn),用上遊(yóu)斷(duàn)面6和(hé)下遊斷面4計算(suàn)的流量作(zuò)爲基(jī)準值,其(qí)餘斷面(miàn)計算的流(liú)量除(chú)以此值，并(bìng)繪制流量曲線(xiàn)如圖(tú)6。
從圖6中可(kě)以看(kàn)出流量曲線的(de)分布(bù)和(hé)差壓曲線的分布(bù)基本一緻,下遊1-3号斷(duàn)面計算出(chū)的(de)流(liú)量較上遊相應斷面明(míng)顯(xiǎn)偏大(dà),這是因爲流出(chū)系數下(xià)遊斷面(miàn)明顯偏大導緻(zhì)的。随(suí)着下(xià)遊斷面x2的增(zēng)加(jiā),不同斷面(miàn)計算(suàn)出的流(liú)量(liàng)明(míng)顯(xiǎn)減小(xiǎo)，由于流出(chū)系數(shù)對流(liú)量(liàng)有一定(dìng)的修(xiū)訂(dìng)作(zuò)用，所以流(liú)量下降幅(fú)值(zhí)及梯度并沒有差壓(yā)減小的(de)那麽明顯(xiǎn)。流量最小值是最大(dà)值的(de)82.2%,僅下降了(le)18%左(zuǒ)右(yòu)。斷(duàn)面10随着(zhe)差壓的減(jiǎn)小，流量不(bú)但沒(méi)有減(jiǎn)小反(fǎn)而出現了明顯增加趨勢(shì)，這是因爲流出(chū)系數對(duì)流量(liàng)的(de)計算起到了決(jué)定性(xìng)作(zuò)用。因此計算(suàn)公式(2)不但(dàn)對孔(kǒng)口比、管道(dào)内徑、雷(léi)諾(nuò)數、孔(kǒng)闆直徑(jìng)有(yǒu)一定(dìng)的限制要求,其(qí)對下(xià)遊取壓口(kǒu)距離也有--定的限制(zhì)要(yào)求(qiú)。據(jù)計(jì)算結(jié)果,配(pèi)合斷面差(chà)壓曲(qǔ)線和(hé)流量公式來看(kàn)，上(shàng)遊(yóu)取壓口易(yì)設置在(0.8~1)d範(fàn)圍(wéi)内,而下遊取壓口(kǒu)易設置(zhì)在(zài)(0.3~0.5)d範圍内。
3.4固(gù)定斷(duàn)面流(liú)量分(fèn)布
選取典(diǎn)型斷(duàn)面分(fèn)析(xī)其(qí)内部流量分配(pèi)和斷面上的流态。上遊取(qǔ)壓口(kǒu)選擇在(zài)d處,下遊(yóu)取壓(yā)口(kǒu)選(xuǎn)擇在(zài)0.5d處。将斷面(miàn)沿直(zhí)徑方向均(jun1)分爲(wèi)10份,分(fèn)别計(jì)算各斷面上的流量(liàng)，從管道中心向(xiàng)邊緣(yuán)一次(cì)編号(hào)爲1至10。計(jì)算每個圓環斷面流量(liàng)占(zhàn)管道流量的(de)百分數(shù),并繪制流量曲線，如圖(tú)7。典型斷面爲上(shàng)遊:27200+0.5d=27510.5mm,下(xià)遊(yóu):27200-d=26.579mm
從圖7中(zhōng)可以(yǐ)看出上遊斷面(miàn)流量分布(bù)較爲均勻(yún)，與管(guǎn)道直(zhí)徑(jìng)呈線性(xìng)關系(xì),壁面附近(jìn)的10号斷面流量(liàng)出現(xiàn)下降(jiàng),這是(shì)因爲由于壁面(miàn)粗糙度和壁面(miàn)的摩擦(cā)減了環形斷面(miàn)_上的過(guò)流能(néng)力。從(cóng)流量(liàng)分布曲線可以(yǐ)看出孔闆上遊(yóu)水流流态較爲穩定(dìng)且,無明顯(xiǎn)的局部(bù)水(shuǐ)頭損失。下(xià)遊斷面流(liú)量分(fèn)布失去了均勻性,出現了(le)明顯的回流現象，且(qiě)流(liú)量(liàng)集中(zhōng)分布在(zài)(0.3~0.6)d的圓環面積内(nèi),4個環形(xíng)斷面(miàn)占整個流量了(le)的91.35%。下(xià)遊斷(duàn)面1-4号圓環斷(duàn)面(miàn)流量(liàng)與管道直(zhí)徑程線性關系(xì),且斜(xié)率是上遊(yóu)斷面斜(xié)率(lǜ)的3.5倍(bèi)。這是因爲水流(liú)經過(guò)孔闆收縮(suō)後的(de)水(shuǐ)流(liú)流速(sù)增加，單位面積(jī)上的(de)過流能力(lì)增強。直徑爲0.5d圓(yuán)環斷(duàn)面以後的(de)斷面流量(liàng)随着(zhe)半徑(jìng)增加而急(jí)劇減(jiǎn)小(xiǎo)，這(zhè)是因爲孔闆開孔比爲0.635446,且(qiě)受水(shuǐ)流收(shōu)縮效應的影響(xiǎng),0.5d以後(hòu)斷面(miàn)水流(liú)流速明顯減小(xiǎo)，過流能力(lì)受到限制所緻(zhì)。下遊(yóu)斷面(miàn)0.8d後斷面的(de)流量(liàng)随着直徑(jìng)的增大截面回(huí)流流(liú)量增(zēng)大,形(xíng)成了孔闆後下(xià)遊斷面的渦流(liú)負壓區(qū)，給(gěi)差壓測(cè)量創造了條(tiáo)件。 3種工(gōng)況(kuàng)的流(liú)量分(fèn)布趨(qū)勢基本一緻,3種(zhǒng)工況(kuàng)各自(zì)的回流總(zǒng)量(liàng)在15.6%左右(yòu)。以下(xià)遊典(diǎn)型斷面爲(wèi)起點，繪(huì)制(zhì)三維流線圖(tú)和典型(xíng)斷面上(shàng)的流速(sù)分布(bù)圖(tú)，如(rú)圖8。
3.5管(guǎn)壁壓(yā)力分布(bù)
爲了衡量取壓口(kǒu)的位置(zhì)選取是否合(hé)理,本(běn)文取(qǔ)出了管壁(bì)附近(jìn)管道相對壓力(lì)，并繪制曲線如(rú)圖9。上(shàng)下(xià)遊特征(zhēng)斷面沿直(zhí)徑方向平均(jun1)分爲600份(fèn)，爲了使結果具(jù)有代表(biǎo)性，取最(zuì)外側(cè)壁面附近圓環(huán)(1/600管道内徑).上的(de)平均相對(duì)壓力作爲壁(bì)面(miàn)壓力(lì)。上下遊各取10個斷面，從上(shàng)遊對(duì)斷面進行(háng)編号(hào)依(yī)次(cì)爲1至(zhì)19号斷面。
從圖9中可以看出工況(kuàng)1上遊斷面(miàn)壓力在8号(hào)斷面相對壓力出現(xiàn)明顯(xiǎn)的下降趨勢(shì)，而(ér)工況2和工(gōng)況3則明顯有(yǒu)上升趨(qū)勢。大流量(liàng)工況(kuàng)随着(zhe)雷(léi)諾(nuò)數的(de)增大管道混合(hé)邊界層減小，且(qiě)混合(hé)邊界(jiè)層中(zhōng)的層流邊(biān)界層(céng)減小，因此壁面(miàn)流速較大，相對(duì)壓力減小(xiǎo)的緣故。而正常工況(kuàng)和小(xiǎo)流量工況(kuàng)混合(hé)邊界層較(jiào)厚,壁(bì)面流速減(jiǎn)小，相對壓力增(zēng)大。下(xià)遊管道壁面相(xiàng)對壓力随(suí)着x2的(de)增加，負壓(yā)逐漸增大，且大(dà)流量工況(kuàng)這種增加幅值(zhí)更加(jiā)明顯(xiǎn)，而正(zhèng)常工(gōng)況和小流量工(gōng)況則趨于平(píng)緩。12号斷面後管道(dào)相對壓(yā)力(lì)随着(zhe)x2的增加而(ér)變大(dà)。這是因爲(wèi)随着(zhe)x2的增加水流(liú)的(de)過流(liú)面積逐漸增大(dà)，斷面(miàn)的平(píng)均流(liú)速(sù)減(jiǎn)小，根(gēn)據能量守恒定(dìng)律和伯努利方(fāng)程可知，管(guǎn)道壁(bì)面的相(xiàng)對壓力(lì)增加，流量越大這種(zhǒng)現(xiàn)象(xiàng)越明(míng)顯。爲了獲得最(zuì)大的測量壓差(chà)所以(yǐ)取(qǔ)壓孔應(yīng)設置在上(shàng)遊最大壓力和下遊(yóu)最小(xiǎo)壓力處。
4結(jié)論
(1)爲了獲取最(zuì)大測量(liàng)差壓和提高(gāo)差壓法流(liú)量測量(liàng)的(de)精度(dù)，取壓孔應設(shè)置在上遊最(zuì)大壓(yā)力和下遊最小壓力處(chù)，且下遊取壓(yā)孔應設置(zhì)在距孔闆中心距離(lí)(0.3~0.5)d範圍(wéi)内，上(shàng)遊取壓(yā)孔(kǒng)應設置在距孔闆中(zhōng)心距離(0.5~1.5)d範(fàn)圍。
(2)取(qǔ)壓孔距離的不同會嚴重(zhòng)影響(xiǎng)流體(tǐ)質量流量(liàng)的測(cè)量精(jīng)度，所以流量孔闆在(zài)安裝時，嚴格按照孔闆尺(chǐ)寸安(ān)裝，并根據取壓(yā)孔的(de)實際位置(zhì)适當修正(zhèng)流出(chū)系數(shù)。
(3)典(diǎn)型(xíng)斷(duàn)面的下遊(yóu)斷面存(cún)在明(míng)顯(xiǎn)的回流(liú)現象,形成一定(dìng)的負壓，爲差壓(yā)測量創(chuàng)造了(le)條(tiáo)件，且回流量占(zhàn)管道質量(liàng)流量(liàng)的15%左右(yòu)。
(4)采用cfx對(duì)流(liú)場(chǎng)進行(háng)模拟(nǐ)可以(yǐ)詳(xiáng)細分析(xī)管道(dào)内(nèi)流(liú)體的(de)流動狀态，求解(jiě)出任(rèn)意質(zhì)點速(sù)度、壓(yā)力(lì)、流量能(néng)量等參數(shù)。
(5)由于(yú)流量計計算模型造成測量誤差的(de)客觀存在(zài)，可以借助(zhù)cfx和一(yī)元線性回歸方(fāng)程對不(bú)同(tóng)流量下差(chà)壓(yā)法測流量進(jìn)行線(xiàn)性修正(zhèng)。
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