介質粘度對渦輪流量計系數影響

介質粘度對渦輪流量計系數影響流體粘度變化是影響渦輪流量計特性曲線、線性度的重要因素。為了拓展其應用范圍,國內外學者對渦輪流量計在不同粘度介質中的特性進行了大量的理論研究和試驗研究。對這方面的研究工作進行過總結,但受到流體力學理論發展的限制,過去的研究通常以試驗為主,或者通過解析的方法進行研究。國內孫立軍等利用標準稱重法和標準表搭建了標定試驗臺研究粘度對測量精度的影響,測量介質分別為水、柴油和甲基纖維素水溶液,其中甲基纖維素水溶液的運動粘度為4.816×103m2s，利用活塞式標準體積管研究了粘度對流量計儀表系數的影響,其標定介質運動粘度范圍為1×106m2/s~2.10×10m2/s之間,得到了渦輪流量計測量粘性介質時的特性曲線。基于葉輪力矩平衡原理的解析方法是利用一元流動理論或者翼形理論以及二元邊界層理論和葉柵理論針對葉輪不同部位計算驅動力矩和粘性阻力矩,計算中一般根據經驗公式確定各力矩。其中YXu的理論模型在預測儀表系數方面與試驗得到了很好的吻合,并認為誤差主要來自軸承摩擦阻力矩計算不準確的影響。 計算了穩定狀態下的氣體渦輪流量計內部流場,分析了兒何結構等對內流場的影響。孫立軍國和王振等應用 Fluent軟件在忽略軸承摩擦阻力矩的情況下數值預測了軸向式和切向式渦輪流量計的流量儀表系數,但他們提出的方法還是基于

試算的原則,通過預估轉動速度不斷接近力矩平衡點。本文所提出的數值標定方法基于暫態非定常過程的數值標定方法,同時考慮軸承阻力矩的影響。

1、基于暫態非定常數值模擬的渦輪流量計標定方法

1.1暫態非定常湍流控制方程

渦輪流量計數值標定就是確定渦輪流量計在給定流量下的穩定旋轉速度,本文提岀的數值標定方法采用暫態非定常數值模擬,開始階段給定較小的轉動速度,標定過程中渦輪轉動速度不斷變化,相應的旋轉參考坐標系的角速度也隨之變化,通過判斷每個轉速下的力矩是否平衡以確定其穩定轉速對于渦輪流量計中的靜止部件(前后直管段和整流器)可以采用纟色對坐標系下流體微團的連續方程和動量方程進行計算,但對于葉輪內部的流動,則采用非慣性坐標系作為參考坐標系進行討論