長腰內(nèi)錐節(jié)流裝置的數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、差壓式流量計(jì)是工業(yè)中使用最廣泛的一種流量計(jì)，廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、化工等許多領(lǐng)域。內(nèi)錐式流量計(jì)作為一種新型差壓式流量計(jì)在多相流測量中逐漸受到關(guān)注，它能在較短的直管段條件下對流體實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測量，但其結(jié)構(gòu)尚存在優(yōu)化的空間，需進(jìn)行深入研究。本文對內(nèi)錐式流量計(jì)節(jié)流裝置進(jìn)行優(yōu)化研究，利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法對DN50mm水平管道中內(nèi)錐體的流場進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)內(nèi)錐體的水力特性以得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)。數(shù)值仿真結(jié)果表明，優(yōu)化后的內(nèi)錐體結(jié)構(gòu)

2、可以顯著降低永久壓損，提高測量重復(fù)性和精確度。
　　 本課題以長腰內(nèi)錐節(jié)流裝置為研究對象，以三維計(jì)算流體力學(xué)仿真與多相流裝置物理模擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合為主要手段，研究長腰內(nèi)錐節(jié)流裝置對流體的整定作用，分析長腰內(nèi)錐節(jié)流裝置的流動(dòng)特性，得出最優(yōu)結(jié)構(gòu)。所做的工作包括數(shù)學(xué)模型的研究、計(jì)算流體力學(xué)仿真、實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制、及標(biāo)定實(shí)驗(yàn)四個(gè)部分：
　　 (1)分析長腰內(nèi)錐節(jié)流裝置的測量原理，結(jié)合流體力學(xué)理論知識與經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)差壓、永久壓損與流體流

3、量之間的函數(shù)關(guān)系，提出并推導(dǎo)長腰內(nèi)錐流量計(jì)的雙差壓模型。
　　 (2)采用計(jì)算流體力學(xué)軟件分三個(gè)階段對長腰內(nèi)錐節(jié)流裝置的流場進(jìn)行數(shù)值模擬，主要工作包括Gambit數(shù)學(xué)建模、選擇合適的湍流計(jì)算模型、設(shè)置合理的邊界條件，分三個(gè)階段對長腰內(nèi)錐節(jié)流裝置進(jìn)行仿真研究，最終得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)。
　　 (3)根據(jù)仿真結(jié)果，設(shè)計(jì)加工一系列不同尺寸的50mm口徑長腰內(nèi)錐節(jié)流裝置，測量管道的材質(zhì)為有機(jī)玻璃；采用固定環(huán)--支撐桿式安裝方式。