摘要(yào):通過對(duì)某電廠(chang)孔闆差(cha)壓流量(liàng)計
進行(hang)數值分(fèn)析不同(tóng)斷面的(de)流出系(xì)數及壓(ya)力分布(bù)規律，得(de)💘出如下(xia)結論:取(qu)壓孔應(ying)設置在(zai)上遊最(zuì)大壓力(lì)和下遊(you)最小壓(yā)力處,且(qie)下遊取(qǔ)壓孔應(ying)設置在(zài)距孔闆(pan)中心距(jù)離(0.3~0.5)D範圍(wéi)内,上遊(you)取壓孔(kǒng)應設置(zhì)在距孔(kong)🏃♂️闆中心(xin)距離(0.5-1.5)D範(fan)圍;不同(tóng)的取壓(ya)孔距離(lí)嚴重影(ying)響流體(ti)質量流(liu)量的測(cè)量精度(dù),所以流(liú)量孔闆(pan)在安裝(zhuang)時,嚴格(gé)按照取(qu)壓孔尺(chǐ)寸安裝(zhuāng),并根據(ju)取壓孔(kong)的實際(ji)位置适(shì)當修正(zhèng)流出系(xì)數;典型(xíng)斷面🔴的(de)下遊斷(duàn)面存在(zài)明顯的(de)回流現(xiàn)象㊙️，回流(liu)流量占(zhàn)管道質(zhi)量流量(liang)的15%左右(you)。分析☎️結(jié)果可爲(wei)電📐廠孔(kong)闆差壓(ya)測量安(ān)裝測試(shì)🔱和調整(zheng)提供參(cān)考。
1研究(jiū)背景
計(jì)算流體(tǐ)動力學(xue)CFD(ComputationalFluidDy-namics)以理論(lun)流體力(li)學和計(jì)算數學(xué)爲基礎(chǔ)📐，是近代(dai)迅速發(fā)展起來(lai)的涉及(jí)計算機(jī)、流體力(li)學、偏微(wēi)分方程(cheng)數學理(li)論等學(xue)科的新(xin)生學科(ke)分支,主(zhu)要将連(lian)續流動(dong)的介質(zhì)流動規(guī)律描述(shu)爲大型(xíng)代數方(fang)程組,并(bìng)建立在(zài)數值求(qiú)解的計(jì)算方法(fa)。在流體(ti)機械葉(ye)片設🥰計(jì)、性能優(you)化、性能(neng)預估、流(liú)場分析(xi)方面有(you)着廣泛(fàn)的🈲應㊙️用(yòng)。差壓式(shì)流量🐕計(jì)由于其(qi)結構簡(jian)單、加工(gōng)安裝方(fāng)便、成本(běn)低、性能(néng)穩定可(kě)靠、使用(yòng)周期長(zhang)等優點(diǎn)在能源(yuan)化工、電(diàn)力、水利(li)等行業(yè)有着廣(guǎng)泛的應(yīng)用。其主(zhǔ)要包括(kuo):孔闆式(shi)、噴嘴式(shi)和文丘(qiū)裏噴嘴(zuǐ)式、經典(diǎn)文丘裏(lǐ)管式,其(qí)中孔闆(pan)式差壓(ya)流量🚶♀️計(ji),占.整個(ge)差壓法(fa)流量計(jì)測量的(de)60%以上❄️。
利(lì)用ReaderHarris/Gallagher計算(suàn)方法，流(liú)量孔闆(pǎn)的差壓(ya)計算公(gong)式,且給(gěi)出了流(liu)出系數(shù)的計算(suàn)和經驗(yàn)參數的(de)取值。從(cóng)計算公(gong)式可以(yi)看出計(jì)算采用(yòng)了大量(liang)的試驗(yàn)驗證後(hòu)的經驗(yàn)數據,此(cǐ)計算⭐公(gong)式隻對(duì)流量進(jìn)行了近(jin)似數值(zhi)計算，這(zhe)種計算(suàn)不但存(cún)在計算(suan)誤差,而(ér)且無法(fǎ)準确地(di)獲得孔(kǒng)闆前後(hòu)水流流(liu)态的其(qi)他參數(shu)分布規(gui)律,如🌂力(lì)、流速、流(liú)線以及(ji)渦流、回(huí)流、壅流(liu)的特性(xìng),而采用(yong)流體動(dong)力學數(shù)值計算(suàn)可以正(zheng)确獲得(de)🤞不同斷(duàn)面.不同(tóng)工況的(de)流場參(can)數,便于(yú)了解孔(kong)闆流量(liàng)計特性(xing),爲流🧡量(liàng)計算公(gōng)式修正(zhèng)提供😘依(yi)據。
本文(wen)應用CFX對(dui)孔闆式(shì)差壓流(liu)量計内(nèi)部流場(chang)進行計(jì)算㊙️,根🏃🏻據(jù)🌈不同斷(duan)面的差(cha)壓代人(ren)孔闆流(liú)量計算(suan)公式計(jì)算管道(dào)流量,分(fèn)析孔闆(pan)👨❤️👨前後斷(duàn)面上的(de)差壓分(fen)布、固定(dìng)截面上(shang)流量分(fen)布、以及(jí)管壁上(shàng)的㊙️壓力(li)分布規(guī)律,确定(ding)上下取(qǔ)壓口的(de)合理位(wei)置。
2計算(suàn)理論及(jí)模型
2.1孔(kong)闆流量(liang)計算經(jing)驗公式(shi)
根據滿(man)管流體(ti)流量的(de)測量是(shì)通過測(ce)量安裝(zhuāng)在管道(dào)内孔闆(pan)産🤩生的(de)前後壓(yā)差,并經(jīng)算術計(jì)算後求(qiú)得,流體(tǐ)質量流(liú)量的計(ji)📐算公式(shì)如下:
式(shì)中:C爲孔(kong)闆的流(liú)出系數(shù)(無量綱(gāng));β爲孔闆(pǎn)直徑和(he)管道内(nèi)徑比值(zhi)(無量綱(gang));d爲孔闆(pan)工作狀(zhuang)态下直(zhi)徑(mm);△p爲孔(kong)闆前後(hou)的差壓(yā)♉(Pa);ρl爲流體(ti)密度(kg/m3)。
流(liu)出系數(shu)是指通(tōng)過裝置(zhi)的實際(ji)流量與(yu)理論流(liu)量之間(jiān)關系㊙️的(de)系數,用(yong)Reader-Harris/Gallagher方法的(de)計算公(gong)式爲
式(shì)中:p1爲上(shang)遊斷面(miàn)相對壓(ya)力(Pa);Pz爲下(xia)遊斷面(mian).相對壓(yā)力(Pa);K爲流(liu)體🏃🏻♂️的等(děng)熵指數(shu)(無量綱(gāng))。其餘符(fú)号與上(shàng)同。
本次(ci)計算的(de)流體爲(wei)水,溫度(dù)70℃,可壓縮(suo)性比較(jiao)小，因此(ci)選取ε=1.0,進(jìn)行流量(liàng)的近似(sì)計算,孔(kong)闆的具(jù)體參數(shù)表見表(biǎo)1。
2.2CFX數值計(jì)算
本文(wén)采用了(le)Navier-Stoke方程來(lai)描述流(liú)體在管(guan)道内的(de)流動,應(yīng)用标準(zhǔn)雙方程(cheng)案流模(mó)型,采用(yòng)有限容(rong)積法和(he)迎風差(cha)分格式(shi)對控制(zhì)方程進(jìn)🐉行時變(biàn)相離散(sàn)求解,給(gei)定壁面(mian)粗糙度(du),假設壁(bi)面無滑(hua)移🔱,流體(ti)無❤️旋運(yun).動s。基于(yú)CFD計算理(lǐ)論❓,應用(yong)ANSYS平台🧑🏾🤝🧑🏼中(zhōng)CFX商用軟(ruǎn)件，進行(háng)定常叠(die)代求✔️解(jie)計算。
2.3數(shù)值計算(suàn)模型
本(ben)文對某(mou)電廠凝(níng)結水管(guan)道進行(háng)了數值(zhí)模拟計(jì)算，孔💰闆(pǎn)👄前🏃♂️後🎯阻(zu)力件的(de)形式爲(wei)90°彎頭各(ge)一個,具(jù)體數據(ju)見表1。圖(tú)1、圖2分别(bie)📐爲管道(dào)計♈算模(mó)型和孔(kong)闆管局(jú)部網格(gé)示意圖(tu)。
爲(wei)了便于(yú)建模和(hé)計算,對(dui)孔闆内(nei)邊緣進(jin).行了簡(jiǎn)化，取消(xiao)斜銳角(jiao)α,将孔闆(pǎn)設計爲(wèi)最小厚(hòu)度的等(děng)厚孔闆(pan)。由于💘受(shòu)計🔞算資(zī)💯源的🤩限(xian)制,模型(xíng)的網格(gé)個數爲(wèi)769728,節點個(ge)數爲748492。整(zhěng)個計⭕算(suàn)模型采(cai)用六面(mian)體結構(gou)化網格(ge)，以提高(gāo)網格質(zhì)量和計(ji)算精度(du)。
2.4數值計(ji)算邊界(jiè)條件
以(yi)某電廠(chang)凝結水(shui)流量孔(kǒng)闆尺寸(cun)爲例,采(cǎi)用公式(shì)(1)計算其(qi)額定壓(ya)力下的(de)流量,并(bing)對孔闆(pǎn)及管道(dao)進行數(shù)值模拟(ni)。進❌口設(she)定流量(liàng),凝結水(shui)雜項管(guan)設置孔(kong)闆後,進(jin)出口流(liú)量相等(děng),出口設(shè)定流量(liàng)。分别計(ji)算3個工(gōng)況:工況(kuàng)1爲最大(da)流量工(gong)況610kg/s;工況(kuàng)2爲常用(yong)流量工(gōng)況569.44kg/s;工況(kuang)🍉3爲最小(xiao)流量💜工(gong)況222.22kg/so
3結果(guo)分析
爲(wèi)了使結(jié)果具有(yǒu)普遍性(xìng),并減小(xiao)後處理(lǐ)誤差,孔(kǒng)闆前後(hou)的壓差(chà)分别取(qǔ)上下遊(yóu)斷面上(shang)的平均(jun)壓力之(zhī)差。孔闆(pan)前後各(ge)做一個(gè)和管道(dao)正交的(de)圓截面(mian),近似認(ren)爲是🐇上(shàng)下遊🐇取(qu)壓口，上(shang)遊斷面(mian)定義爲(wèi)Planel即上遊(you)取壓口(kǒu)斷面🔞,下(xia)遊斷面(mian)定義爲(wei)Plane2即爲下(xia)遊取壓(ya)口斷面(miàn),如圖3。上(shàng)、下遊斷(duàn)面距孔(kong)闆中心(xin)位置分(fèn)❌别用x1和(hé)x2表示📞，上(shang)下遊各(gè)取✉️10個截(jié)面位置(zhì),截面㊙️位(wèi)置編号(hào)自孔闆(pǎn)至上下(xià)遊分别(bie)編号⭕爲(wei)1至10,其數(shù)據見表(biao)2。
3.1不同斷(duàn)面相對(dui)差壓分(fen)布
取上(shàng)下遊不(bu)同斷面(miàn)上的平(ping)均相對(duì)壓力之(zhī)差并計(jì)算處理(li),作✊爲孔(kong)闆的差(chà)壓繪制(zhì)差壓曲(qu)線。其中(zhong)上遊♍斷(duan)面壓差(cha)📱是指固(gù)定下遊(yóu)🛀斷面至(zhì)孔闆中(zhong)心孔絕(jue)對距離(lí):27200+0.5D=27510.5mm,而上遊(you)斷面距(jù)孔闆中(zhong)心孔距(jù)離如表(biao)2中Plane1中x1數(shu)📞值。下遊(yóu)斷面差(cha)壓是㊙️指(zhǐ)固定上(shàng)遊斷面(miàn)至✊孔闆(pǎn)中心孔(kǒng)絕對距(jù)離:27200-D=26579mm,上遊(yóu)斷面距(ju)中心孔(kǒng)距離如(ru)表2中Plane2中(zhōng)x2數值。其(qi)中用距(ju)孔👅闆中(zhōng)心絕對(duì)距離27200-D=26579mm的(de)截面Planel上(shàng)的平均(jun1)🏃壓力和(hé)27200+0.5D=27510.5mm的截面(mian)Plane2.上平均(jun)壓力之(zhī)差爲基(jī)準值,其(qi)餘平面(miàn)上的差(cha)壓除以(yi)此基準(zhǔn)值。然後(hou)繪制💚上(shàng)📐下遊壓(yā)差💛相對(dui)值曲線(xiàn),如圖4。
從(cong)圖4可以(yi)看出,孔(kong)闆前後(hou)差壓受(shòu)上遊斷(duàn)面(.上遊(yóu)取壓口(kǒu))距孔闆(pǎn)距離影(yǐng)響相對(duì)較小，而(er)受下遊(yóu):斷面(下(xia)✂️遊取壓(ya)口)距孔(kǒng)🏃♂️闆距離(lí)影響較(jiào)大。上遊(yóu)截面1上(shàng)的差壓(yā)隻有5号(hao)截面的(de)89.5%,且這一(yī)數值✂️.不(bú)随流量(liang)的變化(hua)而變化(huà)。X1在(0~0.3)D範圍(wei)内，随着(zhe)x1距離增(zeng)大截面(mian)上差壓(ya)随之快(kuài)速增加(jiā)。這因水(shuǐ)流遇孔(kong)闆阻擋(dang)過流面(miàn)積減小(xiǎo),流速增(zeng)大,動能(néng)損失較(jiao)大造成(chéng)的。截面(mian)3上的差(cha)壓是5号(hào)截面的(de)99.3%,且随着(zhe)距離的(de)增加這(zhe)種增加(jia)趨于緩(huan)慢。截面(mian)10的差壓(ya)隻是5号(hao)截面的(de)100.42%,且差壓(yā)增加值(zhi)💋基本和(he)距離x成(chéng)線性關(guān)🌐系,增幅(fú)約爲0.1%/D。這(zhe)種增加(jia)主要是(shi)因爲🍉管(guan)道的沿(yan)程阻力(li)和管道(dào)局部渦(wo)流引起(qǐ)的水頭(tou)損失。從(cong)🌈圖中可(kě)以看☀️出(chu)上遊x1(0.05~0.3)D範(fàn)圍内對(dui)差壓的(de)影響較(jiao)大，且🤞其(qi)值小于(yu)正常差(chà)壓。因此(cǐ)上遊取(qǔ)🈲壓口應(yīng)在(0.5~1.5)D範圍(wei)選取,這(zhè)樣既可(ke)以減小(xiao)因流體(ti)收縮,流(liú)速增加(jia)和沿程(cheng)水頭損(sun)失增加(jiā)造成的(de)測量誤(wu)差。從圖(tú)4可以看(kan)出,下🔞遊(yóu)斷面差(cha)壓曲線(xiàn)幾乎是(shi)開口向(xiang)下的二(èr)次曲線(xiàn)，在3号斷(duan)面出現(xian)最大值(zhi)後,随着(zhe)x增加斷(duàn)面差壓(yā)急劇下(xia)降。下遊(yóu)斷面1上(shang)的差壓(ya)爲4号斷(duàn)面差壓(ya)的90.15%，斷☁️面(miàn)10上的♈差(chà)壓僅爲(wèi)4号斷面(miàn)的60.17%,這說(shuō)明随着(zhe)x2的🈲增加(jiā),水流紊(wen)态⭐恢複(fu)較慢🐕,後(hou)面流态(tài)受孔闆(pǎn)❌影響較(jiào)大。高🔴速(su)水流流(liú)過孔闆(pan)後,在孔(kong)闆中心(xin)孔區形(xing)成了一(yī)個射流(liu)區,而在(zai)壁面附(fu)近形成(chéng)了較大(da)的回流(liú)負壓區(qu)。因水流(liú)的可壓(ya)縮性很(hen)小，高速(sù)水流受(shou)到前方(fang)流體的(de)阻擋,而(er)将水流(liú)速度能(neng)轉化爲(wèi)水流的(de)勢能,所(suǒ)🏒以管道(dao)壁面附(fù)近負壓(yā)随着x的(de)增加逐(zhú)漸減小(xiao)。上下取(qu)壓口差(chà)壓🍉也迅(xun)速減小(xiǎo),并⚽趨于(yú)穩定。爲(wei)了獲取(qu)最大差(cha)壓,下遊(you)❌取壓口(kou)應設置(zhi)在距👌孔(kong)🔞闆中心(xīn)距離(0.3~0.5)D範(fan)圍内。
3.2不(bú)同斷面(miàn)流出系(xì)數
流出(chu)系數C采(cǎi)用Reader-Harris/Gallagher公式(shi)進行計(jì)算，見公(gong)式(2),其是(shi)流量計(jì)算公式(shi)(1)的主要(yào)參數,是(shi)經大量(liang)試驗檢(jian)驗的經(jing)驗公式(shi)。根📞據不(bu)同斷面(mian)的參數(shu)對每個(ge)斷面的(de)流量系(xi)數進行(háng)計🧡算,結(jie)果見圖(tú)5。
從圖中(zhong)可以看(kan)出3種工(gong)況，上遊(you)斷面的(de)流出系(xi)數随㊙️着(zhe)x1的增大(dà)🔞逐漸變(bian)大，且在(zai)斷面4達(dá)到最大(dà)值後則(ze)不增加(jia);下遊斷(duan)面的流(liu)出系數(shu)随着x2的(de)增加而(er)又先減(jian)小後變(bian)大的趨(qū)勢,且取(qu)壓孔斷(duan)面距孔(kong)闆中心(xin)的距🙇♀️離(li)對流出(chū)📞系數影(ying)響更爲(wei)明顯。不(bu)同工況(kuàng)下上下(xia)遊⭕斷面(miàn)流出系(xì)🐇數最大(dà)值和最(zui)小值及(ji)其比值(zhí)如表3。從(cong)📞表3和圖(tú)4中可⭕以(yi)看出流(liu)出系數(shu)和流量(liàng)相關性(xìng)比較小(xiǎo)，流出系(xi)數對下(xia)遊距離(li)較爲敏(mǐn)感♉,下遊(yóu)各截面(miàn)上的流(liú)出系數(shu)最大值(zhi)和最小(xiǎo)值之比(bǐ)爲1.10。下遊(you)距離對(duì)流出系(xi)數反應(yīng)較爲遲(chí)鈍，上遊(you)各截面(miàn)上的流(liu)出系🏃♀️數(shù)最大值(zhi)和最小(xiǎo)🔴值之比(bǐ)爲1.01。
從公(gōng)式(2)可以(yi)看出,流(liú)出系數(shù)隻給上(shàng)下遊斷(duan)面的距(ju)離、管道(dào)直徑❤️、開(kai)孔比、流(liú)體雷諾(nuò)數等參(cān)數有關(guān),取壓口(kou)距離的(de)不同會(huì)嚴重影(ying)響流體(ti)質量流(liu)量的測(cè)量,所以(yi)流量孔(kǒng)闆的安(ān)裝時,嚴(yán)格按照(zhào)孔闆尺(chi)寸安裝(zhuang),并根據(ju)取壓孔(kǒng)的實際(jì)位置适(shi)當修正(zhèng)流出系(xì)數。
3.3不同(tóng)斷面流(liu)量分布(bu)
孔闆差(chà)壓法測(cè)流量是(shi)滿管流(liu)體的測(ce)量重要(yào)手段之(zhī)一💃。其測(cè)量原理(lǐ)是測量(liàng)孔闆前(qián)後産生(shēng)的壓差(cha)，通過近(jìn)似經驗(yan)公式進(jìn)行計🧡算(suan),求得體(ti)積或者(zhě)質量流(liu)量。具體(ti)計算見(jiàn)式(1)至式(shi)(3)。本文通(tong)過CFX進行(hang)管道内(nei)流體叠(dié)代計算(suàn)🐉,然後選(xuǎn)取👣不同(tóng)斷面差(cha)壓,帶人(rén)🌐式(1)至式(shi)(3)計🌈算公(gōng)式進行(hang)計算,用(yong)上遊斷(duan)面6和下(xia)遊斷面(mian)4計算的(de)流量作(zuò)爲基準(zhǔn)💘值,其餘(yú)斷面計(ji)算的流(liu)量除以(yǐ)此值，并(bìng)繪制流(liú)量曲線(xiàn)如圖6。
從(cóng)圖6中可(ke)以看出(chū)流量曲(qǔ)線的分(fen)布和差(chà)壓曲線(xiàn)的分布(bu)基本一(yī)緻,下遊(yóu)1-3号斷面(mian)計算出(chu)的流量(liang)較上遊(you)相應斷(duan)面明顯(xian)⚽偏大,這(zhè)是因爲(wèi)流出系(xì)數下遊(yóu)斷面❤️明(míng)顯偏大(dà)導緻的(de)。随着下(xià)遊斷面(miàn)x2的增加(jia),不同斷(duàn)面計算(suàn)出的流(liú)量明顯(xian)減小，由(yóu)于流出(chu)系數對(duì)流量有(you)🏃♀️一定的(de)修訂作(zuo)用，所以(yi)流量下(xià)降幅值(zhi)及梯度(du)并沒有(you)差壓減(jiǎn)小的那(na)麽明顯(xiǎn)。流量最(zuì)小值是(shi)最大值(zhi)的82.2%,僅下(xià)降了18%左(zuǒ)右。斷👈面(mian)10随着🎯差(cha)壓的減(jian)小，流量(liang)不但沒(méi)有減小(xiao)反而出(chu)現了👈明(ming)顯增加(jia)趨勢，這(zhè)是因爲(wèi)流出系(xi)數對流(liú)量的計(jì)算起到(dào)了決定(dìng)性作用(yòng)。因此💘計(ji)算公式(shì)(2)不但對(duì)孔口比(bi)、管道内(nei)徑、雷諾(nuo)數、孔闆(pan)直徑有(you)一定的(de)限制要(yào)求,其對(dui)下🏃🏻遊取(qǔ)壓口距(jù)離也有(yǒu)--定的⭕限(xian)制要求(qiú)。據計算(suan)結果,配(pèi)合斷面(mian)差壓曲(qǔ)線和流(liú)量公式(shì)來看，上(shang)遊取壓(yā)口易設(shè)置在(0.8~1)D範(fan)圍❄️内,而(er)下遊取(qǔ)☂️壓口易(yi)設置在(zai)(0.3~0.5)D範圍内(nei)。
3.4固定斷(duàn)面流量(liang)分布
選(xuan)取典型(xíng)斷面分(fen)析其内(nei)部流量(liàng)分配和(hé)斷面上(shang)的流㊙️态(tài)。上⛱️遊取(qǔ)壓口選(xuan)擇在D處(chu),下遊取(qǔ)壓口選(xuǎn)擇在0.5D處(chu)。将斷面(mian)沿直徑(jìng)方向均(jun1)分❗爲10份(fèn),分别計(jì)算各斷(duàn)面上的(de)流量，從(cong)管道中(zhōng)心向💁邊(biān)緣一次(cì)編号爲(wei)1至10。計算(suàn)每個圓(yuán)環斷面(miàn)流量占(zhan)管道流(liu)量的百(bai)分數,并(bing)繪制流(liú)🔞量曲線(xian)，如圖🆚7。典(dian)型斷面(miàn)爲上遊(yóu):27200+0.5D=27510.5mm,下遊:27200-D=26.579mm
從(cong)圖7中可(ke)以看出(chū)上遊斷(duàn)面流量(liàng)分布較(jiào)爲均勻(yún)，與管道(dao)直徑🍉呈(cheng)線性關(guan)系,壁面(miàn)附近的(de)10号斷面(miàn)流量出(chū)現下降(jiàng),這是因(yīn)爲由🤞于(yu)壁面粗(cū)糙度和(he)壁面的(de)摩擦減(jiǎn)了環形(xing)斷面_上(shàng)的過流(liú)能力。從(cóng)流量分(fèn)布曲線(xian)可以看(kàn)出孔💁闆(pǎn)上遊水(shui)流流态(tai)較爲穩(wěn)定且,無(wú)明顯的(de)局部水(shui)頭損失(shi)。下遊斷(duan)面🔞流量(liàng)分布失(shi)去了均(jun1)勻性,出(chū)現了明(ming)顯的回(hui)流現象(xiàng)，且流量(liàng)集中分(fèn)布在(0.3~0.6)D的(de)圓環面(mian)積内,4個(ge)環形斷(duàn)面占整(zheng)個流量(liàng)♊了的91.35%。下(xià)遊斷面(mian)1-4号圓環(huan)斷面流(liú)量與🌐管(guan)道直徑(jìng)程線性(xìng)關系,且(qiě)斜率是(shì)上遊斷(duan)面斜率(lǜ)的3.5倍。這(zhè)是因爲(wèi)水流經(jing)過孔闆(pǎn)收縮後(hou)的水流(liu)流速增(zeng)加，單位(wèi)面積上(shàng)的過流(liu)能力增(zeng)😍強。直徑(jìng)爲0.5D圓環(huan)斷面以(yi)後的斷(duan)面流量(liàng)随着半(ban)徑增🐉加(jia)而急劇(jù)減小，這(zhè)是因爲(wei)💯孔闆開(kāi)孔比爲(wèi)0.635446,且受水(shui)流收縮(suō)效應的(de)影響,0.5D以(yǐ)後斷面(miàn)水流流(liu)速明⭕顯(xian)減小，過(guò)💚流能力(lì)受到限(xian)制所緻(zhi)。下遊斷(duan)面0.8D後斷(duan)面的流(liu)量随着(zhe)直徑的(de)增大截(jié)面回流(liu)流量增(zeng)大,形成(chéng)了孔闆(pǎn)後下遊(yóu)斷面的(de)渦流負(fù)壓區，給(gei)差壓測(ce)量創💯造(zao)了條件(jian)。 3種工況(kuang)的流♈量(liang)分布趨(qū)勢基本(ben)一緻,3種(zhǒng)工況各(ge)自的回(hui)流總量(liàng)在15.6%左右(yòu)。以👨❤️👨下遊(yóu)典型斷(duàn)面爲起(qǐ)點，繪⛱️制(zhì)三維流(liu)線圖和(he)典型斷(duan)面上的(de)流速分(fen)布圖，如(ru)圖8。
3.5管壁(bi)壓力分(fen)布
爲了(le)衡量取(qu)壓口的(de)位置選(xuan)取是否(fou)合理,本(ben)文取出(chū)了管壁(bi)附近管(guan)道相對(dui)壓力，并(bing)繪制曲(qu)線如圖(tú)9。上下遊(yóu)特😍征斷(duàn)面沿直(zhi)徑方向(xiàng)平均分(fen)爲600份，爲(wèi)了使結(jié)果具有(yǒu)代表性(xing)，取最外(wài)側壁面(mian)附近圓(yuan)環(1/600管道(dào)内徑).上(shang)的平均(jun)相對壓(yā)力作爲(wei)壁面壓(ya)力。上下(xià)遊✨各取(qu)10個斷🐕面(miàn)，從上遊(yóu)對斷面(miàn)進行編(bian)号依次(cì)爲1至19号(hao)斷面。
從(cong)圖9中可(ke)以看出(chu)工況1上(shàng)遊斷面(miàn)壓力在(zai)8号斷面(mian)相對壓(yā)力出現(xiàn)明顯的(de)下降趨(qū)勢，而工(gōng)況2和工(gong)況3則明(míng)顯有上(shàng)升趨勢(shi)。大流量(liang)工況随(sui)着雷諾(nuò)數的增(zeng)大管㊙️道(dào)混合🌂邊(biān)界層減(jiǎn)小，且🐇混(hun)合邊界(jiè)層中的(de)層流邊(bian)界層減(jiǎn)小，因此(cǐ)壁面流(liú)🏃♂️速較大(da)，相對壓(ya)力減💋小(xiǎo)的緣故(gu)。而正常(cháng)工況和(hé)小流量(liang)工況混(hun)合邊界(jie)層較厚(hòu),壁面流(liu)速減小(xiǎo)，相對壓(yā)力增大(dà)。下遊㊙️管(guan)道壁面(miàn)相對壓(yā)力随着(zhe)x2的增加(jia)，負壓🥵逐(zhu)漸增🌏大(da)，且大流(liu)量工況(kuàng)這種增(zeng)✍️加幅值(zhí)更加明(ming)顯，而正(zhèng)常工況(kuang)和小流(liú)❗量工況(kuang)則趨于(yú)平緩。12号(hào)斷面後(hòu)管道相(xiang)對壓力(li)随着x2的(de)增加而(er)變大。這(zhe)是因爲(wèi)随着x2的(de)增加水(shui)流的過(guo)流面積(jī)逐漸增(zeng)大，斷面(miàn)的平均(jun)流速減(jiǎn)小，根據(ju)能量守(shou)恒定律(lǜ)和伯努(nu)利方程(chéng)可知，管(guan)道壁面(miàn)🐇的相對(duì)壓力增(zēng)加，流量(liang)越大這(zhè)種現象(xiàng)越明顯(xian)。爲了獲(huò)得最大(dà)的測量(liàng)壓差所(suo)以取壓(ya)孔應設(shè)置在上(shang)遊最大(dà)壓力💯和(he)下遊最(zui)小壓🙇♀️力(li)處。
4結論(lun)
(1)爲了獲(huò)取最大(da)測量差(chà)壓和提(ti)高差壓(yā)法流量(liàng)測量的(de)精❓度，取(qǔ)壓孔應(yīng)設置在(zài)上遊最(zui)大壓力(lì)和下遊(yóu)最小壓(ya)力處⭐，且(qie)下遊取(qu)💛壓孔應(ying)設置在(zài)距孔闆(pǎn)中心距(ju)離(0.3~0.5)D範圍(wéi)内，上遊(you)🆚取壓孔(kong)應設置(zhì)在距孔(kǒng)闆中心(xin)距離(0.5~1.5)D範(fan)圍。
(2)取壓(yā)孔距離(li)的不同(tóng)會嚴重(zhong)影響流(liú)體質量(liang)流量的(de)測量精(jing)🌍度，所以(yǐ)流量孔(kǒng)闆在安(ān)裝時，嚴(yán)格按照(zhao)孔闆尺(chǐ)寸安裝(zhuāng)，并根據(ju)取壓孔(kong)的實際(jì)位置适(shi)當修正(zhèng)流出系(xì)數。
(3)典型(xíng)斷面的(de)下遊斷(duàn)面存在(zài)明顯的(de)回流現(xian)象,形成(chéng)一定的(de)負壓，爲(wèi)差壓測(ce)量創造(zao)了條件(jiàn)，且回流(liú)量占管(guǎn)道質量(liàng)流量的(de)15%左右。
(4)采(cai)用CFX對流(liú)場進行(hang)模拟可(kě)以詳細(xi)分析管(guan)道内流(liú)體的流(liu)動狀态(tài)，求解出(chu)任意質(zhi)點速度(du)、壓力、流(liu)量能量(liàng)等參數(shù)。
(5)由于流(liu)量計計(jì)算模型(xing)造成測(ce)量誤差(cha)的客觀(guān)存在，可(kě)💛以借助(zhu)CFX和⛹🏻♀️一元(yuan)線性回(hui)歸方程(cheng)對不同(tong)流量下(xia)差壓法(fǎ)測流💃量(liàng)進行線(xiàn)性修正(zhèng)。
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