阿牛巴流量計直均流流場的流量測量特性模擬

　　本節(jié)對阿牛巴流量計在直均流流場的流量測量進行數(shù)值模擬。直均流流場及阿牛巴流量計模型的計算域如圖3-1所示。阿牛巴流量計各全壓孔上方安裝高度相同的矩形進氣槽。進氣槽高度為100mm。設置各矩形進氣槽的進口速度相同，流體流經(jīng)阿牛巴流量計各全壓孔的壓力基本一致，即構(gòu)造出流速分布已知的直均流流場。本文仿真實驗模型的網(wǎng)格劃分采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分法。計算采用的網(wǎng)格如圖3-2所示。

　　計算方法采用SIMPLE算法，數(shù)值模擬出不同進口速度直均流流場的阿牛巴流量計內(nèi)部壓力分布，如圖3-3所示。由圖3-3可知，流體流過矩形進氣槽后，流經(jīng)阿牛巴流量計時，在檢測桿前端即全壓孔開孔位置附近形成高壓分布區(qū)。檢測桿背流側(cè)形成低壓分布區(qū)。當改變矩形進氣槽進口速度時，高低壓區(qū)的壓力值發(fā)生變化，但是壓力分布的幾何區(qū)域基本沒有大的改變。仿真時發(fā)現(xiàn)當進口速度超過10m/s時，阿牛巴流量計的流量系數(shù)趨于穩(wěn)定，故本仿真實驗矩形進氣槽的進口速度下限為10m/s。

　　為確定不同因子對阿牛巴流量計測量精度的影響，模擬仿真了不同直徑比的阿牛巴流量計直均流時的測量特性。查DN100被測管道的阿牛巴流量計開孔直徑為2mm，內(nèi)腔直徑為16mm，直徑比為1:8。本文設計直徑比為1:16、1:8、1:4三種尺寸的阿牛巴流量計。三支阿牛巴流量計上方矩形進氣槽進口速度為10m/s，仿真得到各阿牛巴流量計的內(nèi)部壓力分布云圖如圖3-4所示。

　　通過對圖像分析可得，不同直徑比的阿牛巴流量計內(nèi)部的壓力分布有差別。阿牛巴流量計所有全壓孔壓力的算術平均值作為流場測量處的真實平均全壓，簡稱真實值。阿牛巴流量計測量的平均全壓與真實值之間的相對誤差為偏離度。隨著直徑比的增大，測量的平均全壓值與真實值的偏離度呈“先減后增”的變化趨勢，得到直徑比為1:8的阿牛巴流量計測量結(jié)果偏離度最小，為0.58%。

　　從表3-1中可以看出，不同直徑比的阿牛巴流量計測量結(jié)果的偏離度雖有波動，但變化很小，都在0.66%范圍內(nèi)。即直均流流場中，均速管尺寸對其測量精度無明顯影響，阿牛巴流量計直均流的測量精度高。