摘要:利用(yong)計算流體(ti)力學數值(zhi)計算仿真(zhen)方法，對渦(wo)街流量計(ji) 以水爲介(jie)質進行了(le)仿真分析(xi)，得到一些(xie)流場分析(xi)結果。 由渦(wo)街✂️流量計(ji)測量原理(li)可知，隻要(yao)在流量标(biao)準裝置上(shang)測得儀表(biao)系數K,就可(ke)以得到流(liu)量。
1仿真數(shu)學模型與(yu)邊界條件(jian)
1.1仿真數學(xue)模型
　　當介(jie)質爲水時(shi)，由雷諾數(shu)可知，在裝(zhuang)置的整個(ge)流量範圍(wei)内，流量計(ji)内部的流(liu)動爲湍流(liu)流動。采用(yong)K-ε湍流模型(xing)，結合🔱三維(wei)不可壓縮(suo)黏性流體(ti)的N-S方程，建(jian)立封閉方(fang)程組。
　　其中(zhong)湍流動能(neng)K的輸運方(fang)程和湍流(liu)耗散率ε的(de)輸運方程(cheng)分别爲
 
　　其(qi)中湍流運(yun)動黏性系(xi)數ʋt與湍流(liu)動能産生(sheng)項P分别爲(wei)
 
　　式中:u一流(liu)體在軸向(xiang)坐标x的速(su)度;ʋ一流體(ti)在徑向坐(zuo)标r下的速(su)度。
　　以上4組(zu)方程使用(yong)CFD仿真軟件(jian)進行壓力(li)-速度耦合(he)，用有限體(ti)積法進行(hang)離散處理(li)，壓力采用(yong)砌體力加(jia)權🧑🏾‍🤝‍🧑🏼離散格(ge)式，動量、湍(tuan)動能與⭐湍(tuan)動能耗散(san)率均采用(yong)二階迎風(feng)🥰離散格式(shi)。
1.2仿真物理(li)模型
　　選擇(ze)DN50口徑的渦(wo)街流量計(ji)，利用StarCCM軟件(jian)建立渦街(jie)流量計幾(ji)何🤩模型并(bing)劃分網格(ge)，渦街流量(liang)計發生體(ti)橫截面網(wang)格如圖1所(suo)示。
 
　　爲(wei)了提高計(ji)算效率,渦(wo)街發生體(ti)處重點加(jia)密,其他區(qu)域适當稀(xi)疏。由圖1可(ke)知，渦街發(fa)生體所處(chu)流場網格(ge)均勻加密(mi)。通㊙️過加密(mi)畫🈲法，靠近(jin)渦街發生(sheng)體的橫截(jie)面網格較(jiao)密🐕，遠離渦(wo)街發生體(ti)而靠近管(guan)壁的網🌏格(ge)較稀疏。
2.2仿(pang)真條件設(she)定
　　目前仿(pang)真僅選擇(ze)不可壓縮(suo)的水爲介(jie)質，對于不(bu)可♊壓縮流(liu)體水密度(du)以實驗室(shi)測量結果(guo)爲依據。模(mo)型選擇RNGk-ε雙(shuang)方程湍💛流(liu)模型，該模(mo)型可以很(hen)好地處理(li)高應變率(lü)以及流線(xian)彎曲⛹🏻‍♀️程度(du)較大的流(liu)體流動，非(fei)常✊适合具(ju)有旋渦脫(tuo)落💃🏻現象的(de)渦街流場(chang)仿真。
2流場(chang)仿真分析(xi)
　　影響渦街(jie)流量計旋(xuan)渦頻率的(de)是發生體(ti)兩側的流(liu)速U;和發生(sheng)體✉️的結構(gou)，由于發生(sheng)體結構尺(chi)寸是固定(ding)的，因此頻(pin)率隻與U相(xiang)關，需要觀(guan)測在相同(tong)人口流速(su)U條件下的(de)U變化來得(de)到頻率的(de)變化。而速(su)度的變化(hua)🐕必然會導(dao)緻流體密(mi)度的變化(hua)，因此可觀(guan)測發生體(ti)兩側的密(mi)度雲圖，從(cong)而判斷可(ke)壓縮性對(dui)渦街流量(liang)🏃‍♂️計流速U,的(de)影響，通過(guo)仿真得到(dao)☀️不可壓縮(suo)流體水的(de)靜壓雲圖(tu)(見圖2)、不可(ke)壓縮流體(ti)水的速度(du)雲圖(見圖(tu)3)。
 
 
　　爲判斷是(shi)否爲充分(fen)發展流動(dong)，特測量Y軸(zhou)方向的力(li)(見圖4、圖5) 由(you)圖✂️4、圖5可知(zhi)，經過一段(duan)時間後流(liu)場處于穩(wen)定狀态。對(dui)圖5中🏃靜壓(ya)數值進行(hang)快速傅立(li)葉變換，得(de)🈲到3種介質(zhi)下的☔旋渦(wo)脫離頻率(lü)圖(見圖6)。
 
　　通(tong)過讀取圖(tu)6不可壓縮(suo)流體水的(de)旋渦脫落(luo)頻率圖最(zui)高點的頻(pin)率，可得到(dao)水旋渦脫(tuo)落頻率爲(wei)340Hz。
3結束語
　　利(li)用軟件實(shi)現了渦街(jie)流量計在(zai)不可壓縮(suo)流體水的(de)流場仿真(zhen)✂️，根據卡門(men)渦街的産(chan)生機理，仿(pang)真出渦街(jie)流✨量計🥵在(zai)不可壓縮(suo)流體水下(xia)的頻率值(zhi)，爲下一步(bu)進行空氣(qi)、蒸汽計量(liang)打下了堅(jian)實的基礎(chu)。

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