摘要(yao)：通過(guo)研究(jiu)粘度(du)對浮(fu)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi) 測量(liang)的影(ying)響,運(yun)用實(shi)驗手(shou)段,測(ce)出粘(zhan)度爲(wei)10~50mm³/s的.4050航(hang)空潤(run)滑👄油(you)對浮(fu)🔅子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)的影(ying)響誤(wu)差約(yue)爲10%左(zuo)右。結(jie)🍓合浮(fu)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)的邊(bian)♉界層(ceng)理論(lun)與内(nei)部流(liu)體流(liu)動情(qing)況,運(yun)用CFD軟(ruan)件仿(pang)真,将(jiang)粘度(du)對DN40mm浮(fu)子⭐流(liu)量傳(chuan)感器(qi)影響(xiang)誤差(cha)控制(zhi)在5%以(yi)内。從(cong)流場(chang)的角(jiao)度分(fen)析浮(fu)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)粘度(du)影響(xiang)規律(lü)及其(qi)機理(li),并且(qie)模式(shi)化仿(pang)真模(mo)型,爲(wei)以後(hou)流量(liang)傳感(gan)器的(de)仿真(zhen)提供(gong)了借(jie)鑒作(zuo)用。
　　浮(fu)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)是以(yi)浮子(zi)在垂(chui)直錐(zhui)形管(guan)中随(sui)着流(liu)量變(bian)化👄而(er)升降(jiang),改變(bian)它們(men)之間(jian)的流(liu)通面(mian)積來(lai)進❌行(hang)測量(liang)的體(ti)積流(liu)量儀(yi)表,又(you)稱轉(zhuan)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)或變(bian)面積(ji)⛹🏻‍♀️流量(liang)傳感(gan)器”。浮(fu)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)🔞測量(liang)精.度(du)受🐕流(liu)動介(jie)質密(mi)度和(he)粘度(du)影響(xiang)較大(da)。國内(nei)外一(yi)些學(xue)者做(zuo)了大(da)量試(shi)🔞驗研(yan)究2.3,試(shi)圖減(jian)小這(zhe)兩個(ge)方面(mian)對測(ce)量精(jing)度的(de)影響(xiang)。葉🤞佳(jia)敏通(tong)過大(da)量🏃‍♂️粘(zhan)度實(shi)驗得(de)到🍓流(liu)量與(yu)不同(tong)浮子(zi)高度(du)之間(jian)的關(guan)系曲(qu)線和(he)非牛(niu)頓流(liu)體的(de)🈲粘度(du)影響(xiang)規律(lü)。
　　4個粘(zhan)度共(gong)24個流(liu)量點(dian)的實(shi)流實(shi)驗,然(ran)後通(tong)過數(shu)值仿(pang)真💜求(qiu)解了(le)㊙️兩個(ge)粘度(du)共12個(ge)流量(liang)點的(de)流量(liang)情況(kuang),并根(gen)據仿(pang)真模(mo)型結(jie)構化(hua)🔞出另(ling)外兩(liang)個粘(zhan)度12個(ge)流量(liang)點的(de)仿真(zhen)模型(xing),與實(shi)驗對(dui)比,仿(pang)真誤(wu)差在(zai)5%以内(nei)。由此(ci)總結(jie)出DN40mm錐(zhui)管浮(fu)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)多粘(zhan)度仿(pang)真模(mo)型,該(gai)模型(xing)便于(yu)以後(hou)深入(ru)研究(jiu)浮子(zi)流量(liang)傳感(gan)器粘(zhan)度影(ying)響機(ji)👄理和(he)優化(hua)減粘(zhan)浮子(zi)的結(jie)構。
1實(shi)驗研(yan)究
　　本(ben)實驗(yan)介質(zhi)爲4050航(hang)空潤(run)滑油(you),實驗(yan)粘度(du)範圍(wei)爲10~50mm2/s。采(cai)用稱(cheng)重法(fa)💛标定(ding)流量(liang)傳感(gan).器,控(kong)制系(xi)統采(cai)用變(bian)頻穩(wen)壓🌈方(fang)式,裝(zhuang)置精(jing)度爲(wei)5%0。系統(tong)根據(ju)設定(ding)的工(gong)作壓(ya)力和(he)流量(liang)值,由(you)變頻(pin)器控(kong)制油(you)泵的(de)輸出(chu)功率(lü)。該裝(zhuang)置采(cai)用改(gai)變介(jie)質溫(wen)度的(de)方式(shi)改變(bian)介🍓質(zhi)粘度(du)值,其(qi)中有(you)一套(tao)完整(zheng)的加(jia)❗熱和(he)冷卻(que)系統(tong),實驗(yan)管道(dao)💛内設(she)置有(you)溫度(du)傳感(gan)器,随(sui)時采(cai)集實(shi)驗介(jie)質溫(wen)度,通(tong)過溫(wen)度與(yu)介質(zhi)粘度(du)的對(dui)應關(guan)系,給(gei)出實(shi)驗介(jie)質的(de)粘度(du)值。實(shi)驗裝(zhuang)置如(ru)圖1所(suo)示。
 
　　用(yong)稱重(zhong)法在(zai)可變(bian)粘度(du)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)上檢(jian)定該(gai)流量(liang)傳感(gan)器,檢(jian)定過(guo)程爲(wei):調節(jie)變頻(pin)器,使(shi)标定(ding)軟.件(jian)測量(liang)到的(de)電壓(ya)值分(fen)别對(dui)應流(liu)量傳(chuan)感器(qi)9.0mi、0.2qxomas、0.4qxomas、0.6qxomas、0.8qqxomas和qxomas6個(ge)刻度(du)值上(shang),記錄(lu)⛷️标準(zhun)表流(liu)量和(he)💔介質(zhi)溫度(du)。利用(yong)刻度(du)換算(suan)公式(shi)将表(biao)盤上(shang)水刻(ke)度值(zhi)換算(suan)到實(shi)際流(liu)體❓的(de)流量(liang)值🌐。
　　對(dui)量程(cheng)範圍(wei)1~10m³/h、精度(du)等級(ji)1.5級的(de)DN40mm浮子(zi)流量(liang)傳感(gan)器進(jin)行實(shi)驗研(yan)究。qxo是(shi)刻度(du)流量(liang),qvomax爲流(liu)量傳(chuan)感器(qi)量程(cheng)上限(xian),qv是❓實(shi)際流(liu)量🌈,δ1是(shi)滿度(du)誤差(cha),δ1=|(qy0-qy)1/qxomax100%,實驗(yan)數據(ju)見表(biao)1。
 
從表(biao)1可以(yi)看出(chu):
a. 同一(yi)粘度(du)流體(ti),滿度(du)誤差(cha)随着(zhe)流量(liang)的增(zeng)大而(er)增大(da)。根據(ju)邊界(jie)㊙️層理(li)論,同(tong)一種(zhong)粘度(du)的流(liu)體,當(dang).流量(liang)增大(da)時,浮(fu)子壁(bi)面上(shang)🈲邊界(jie)層的(de)厚度(du)會變(bian)薄,而(er)邊界(jie)層内(nei)流速(su)的速(su)度梯(ti)❗度會(hui)變大(da),從而(er)🌈導緻(zhi)浮🌈子(zi).所受(shou)的粘(zhan)性切(qie)應力(li)💔變大(da),所以(yi)流量(liang)越大(da),滿度(du)誤差(cha).越大(da)。

b.不同(tong)粘度(du)的同(tong)一種(zhong)流體(ti),在同(tong)一流(liu)量下(xia)，滿度(du)誤差(cha)随着(zhe)粘度(du)的🔴增(zeng)大而(er)增大(da)。根據(ju)邊界(jie)層理(li).論,不(bu)同粘(zhan)度的(de)流體(ti)流過(guo)浮子(zi)流量(liang)傳感(gan)器時(shi),粘度(du)越大(da),邊界(jie)層厚(hou)度越(yue)大,流(liu)體的(de)有效(xiao)流通(tong)面積(ji)就越(yue)小，另(ling)外，粘(zhan)度的(de)增大(da)導緻(zhi)浮子(zi)受到(dao)的粘(zhan)性切(qie)應力(li)變大(da)。因此(ci)💋,必須(xu)減小(xiao)浮子(zi)流量(liang)傳感(gan)器的(de)入口(kou)流.量(liang)才能(neng)使浮(fu)👌子處(chu)在某(mou)一☔高(gao)度時(shi),維持(chi)受力(li)平衡(heng)。
2仿真(zhen)研究(jiu)
2.1軟件(jian)簡介(jie)
　　計算(suan)流體(ti)力學(xue)(ComputationalFluidDynam-ics,CFD)是利(li)用計(ji)算機(ji)求解(jie)描述(shu)流體(ti)流動(dong)規律(lü)的控(kong)制方(fang)程組(zu)技術(shu),涉及(ji)到流(liu)體力(li)學、計(ji)算方(fang)法及(ji)計算(suan)機圖(tu)形處(chu)理等(deng)技術(shu)。
2.2湍流(liu)模型(xing)的選(xuan)擇
　　SSTk-ɷ模(mo)型是(shi)MenterFR提出(chu)的标(biao)準k-ɷ模(mo)型的(de)一個(ge)變形(xing)8。該模(mo)型合(he)并了(le)來源(yuan)于ɷ方(fang)程中(zhong)的交(jiao)叉擴(kuo)散,并(bing)且湍(tuan)流粘(zhan)度的(de)計算(suan)考慮(lü)到了(le)湍流(liu)剪應(ying)力🌏的(de)傳播(bo)。該模(mo)型可(ke)以較(jiao)好地(di)計算(suan)邊壁(bi)和環(huan)隙附(fu)近流(liu)體的(de)束縛(fu)流動(dong)情況(kuang),還可(ke)以正(zheng)确計(ji)算.湍(tuan)流核(he)心區(qu)域💔流(liu)體的(de)流動(dong)情況(kuang)。該模(mo)型在(zai)近壁(bi)自由(you)流中(zhong)較标(biao)準的(de)k-ɷ模型(xing)有着(zhe)更高(gao)的💞精(jing)度,在(zai)湍流(liu)😘核心(xin)區域(yu)的計(ji)算較(jiao)标準(zhun)k-ɷ模型(xing)有更(geng)廣泛(fan)的應(ying)用。
選(xuan)擇的(de)仿真(zhen)介質(zhi)爲運(yun)動粘(zhan)度範(fan)圍10~50mm2/s的(de)航空(kong)潤滑(hua)油，粘(zhan)性影(ying)響明(ming)顯。粘(zhan)性流(liu)體流(liu)經浮(fu)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)時,由(you)于粘(zhan)性的(de)影響(xiang),浮子(zi)流量(liang)傳感(gan)器内(nei)雷諾(nuo)數迅(xun)速減(jian)小,并(bing)且考(kao)慮到(dao)浮子(zi)❄️.與導(dao)向杆(gan)的壁(bi)面約(yue)束作(zuo)用,通(tong)過比(bi)較,選(xuan)擇SSTk-ɷ模(mo)型💃🏻作(zuo)爲浮(fu)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)的湍(tuan)流模(mo)型。
　　在(zai)GAMBIT中做(zuo)出浮(fu)子流(liu)量傳(chuan)感器(qi)的二(er)維模(mo)型,并(bing)劃分(fen)網格(ge),然後(hou)把模(mo)🐪型導(dao)入到(dao)FLUENT軟件(jian).中,進(jin)行湍(tuan)流模(mo)型的(de)設🈲置(zhi)、人🈲口(kou)條件(jian)設置(zhi)、計算(suan)模型(xing)選擇(ze)、介質(zhi)屬性(xing)設置(zhi)及浮(fu)子表(biao)面粗(cu)糙度(du)設置(zhi)等操(cao)作。
2.3仿(pang)真結(jie)果
　　對(dui)10mm²/s和50mm²/s粘(zhan)度的(de)12個流(liu)量點(dian)建立(li)模型(xing)并進(jin)行數(shu)值求(qiu)解,誤(wu)差🔞在(zai)5%以内(nei)。針對(dui)30mm²/s和40mm²/s粘(zhan)度的(de)12個點(dian),在FLU-ENT建(jian)模時(shi),隻移(yi)動浮(fu)子的(de)位移(yi)即可(ke),其他(ta)的網(wang)格都(dou)是模(mo)塊化(hua)的，FLUENT中(zhong)的設(she)置隻(zhi)有粘(zhan)度♋項(xiang)和人(ren)口速(su)度不(bu)同,其(qi)他完(wan)全相(xiang)同。仿(pang)真結(jie)果表(biao)明:誤(wu).差也(ye)在5%以(yi)内📐。
2.3.1仿(pang)真誤(wu)差分(fen)析
　　令(ling)仿真(zhen)流量(liang)爲q，則(ze)相對(dui)誤差(cha)δy=1(qf-qv0)I/qy0×100%,不同(tong)粘度(du)下流(liu)量的(de)相對(dui)誤差(cha)如圖(tu)2所示(shi)。
 
　　由圖(tu)2可知(zhi),不同(tong)粘度(du)下所(suo)得的(de)仿真(zhen)流量(liang)和實(shi)際流(liu)量的(de)⁉️誤差(cha)均未(wei)超過(guo)5%,說明(ming)數值(zhi)仿真(zhen)建模(mo)、劃分(fen)網格(ge)📱、選擇(ze)湍流(liu)✍️模型(xing)以及(ji)🥰求解(jie)✍️控制(zhi)參數(shu)等方(fang)面都(dou)是合(he)理的(de)。CFD數值(zhi)仿真(zhen)流場(chang)與實(shi)驗流(liu)場吻(wen)合,CFD數(shu)值仿(pang)真模(mo)型能(neng)夠很(hen)好地(di)反映(ying)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼實驗(yan)結.果(guo)。
2.3.2速度(du)雲圖(tu)及其(qi)分析(xi)
　　爲了(le)直觀(guan)地反(fan)映同(tong)一流(liu)量點(dian)不同(tong)粘度(du)下流(liu)量傳(chuan)感器(qi)中🥵速(su)度的(de)變化(hua),選取(qu)0.6qyDmax時不(bu)同粘(zhan)度.下(xia)X方向(xiang)速度(du)進行(hang)分析(xi),速度(du)雲圖(tu)如圖(tu)3所示(shi)。
 
由圖(tu)3可以(yi)分析(xi)出:
a.在(zai)同一(yi)刻度(du)流量(liang)點,X方(fang)向的(de)速度(du)和速(su)度梯(ti)度随(sui)着流(liu)🚶動介(jie)質粘(zhan)度的(de)增大(da)而減(jian)小。原(yuan)因是(shi)流體(ti)的粘(zhan)度增(zeng)大了(le),内部(bu)摩擦(ca)力增(zeng)大,流(liu)體克(ke)服摩(mo)擦力(li)做功(gong)增加(jia),從而(er)壓力(li)損🐇失(shi)增大(da),速度(du)和速(su)度梯(ti)度都(dou)減小(xiao)了。
b.在(zai)同一(yi)刻度(du)流量(liang)點,随(sui)着流(liu)體粘(zhan)度增(zeng)大，流(liu)體通(tong)過環(huan)隙後(hou)♌的漩(xuan)渦尾(wei)流區(qu)影響(xiang)變小(xiao)。原因(yin)是流(liu)體粘(zhan)度減(jian)小,速(su)度🔞明(ming)顯減(jian)小,雷(lei)諾數(shu)減小(xiao)，漩渦(wo).的傳(chuan)播速(su)度減(jian)小，而(er)🌐同時(shi)粘性(xing)切應(ying)力變(bian)大，渦(wo)量的(de)衰減(jian)速度(du)增大(da)。
2.3.3環隙(xi)速度(du)分析(xi)
　　刻度(du)流量(liang)爲0.6qv0max的(de)仿真(zhen)模型(xing),其軸(zhou)向103.5mm處(chu)爲錐(zhui)管截(jie)面積(ji)最大(da)處也(ye)就是(shi)環隙(xi)處，提(ti)取了(le)環隙(xi)處的(de)速度(du)數值(zhi)㊙️,繪制(zhi)☂️曲線(xian)如圖(tu)4所示(shi)。
 
　　從圖(tu)4可以(yi)看出(chu)，環隙(xi)處流(liu)體的(de)速度(du)随着(zhe)粘度(du)的增(zeng)🎯大㊙️而(er)💰減🏃🏻小(xiao)♌。原因(yin)是同(tong)一刻(ke)度流(liu)量下(xia),環隙(xi)的面(mian)積是(shi)💃相同(tong)的,而(er)流體(ti)介質(zhi)的粘(zhan)度增(zeng)大,則(ze)其内(nei).部摩(mo)擦力(li)消耗(hao)增大(da),使流(liu)過環(huan)隙處(chu)的速(su)度降(jiang)低。
3數(shu)值仿(pang)真與(yu)實驗(yan)數據(ju)對比(bi)
　　仿真(zhen)的滿(man)度誤(wu)差小(xiao)于5%,而(er)實驗(yan)數據(ju)的滿(man)度誤(wu)差是(shi)11%,二者(zhe)不同(tong)的主(zhu)要原(yuan)因爲(wei):
a.實驗(yan)數據(ju)本身(shen)存在(zai)着誤(wu)差。該(gai)實驗(yan)是通(tong)過改(gai)變溫(wen)度來(lai)改‼️變(bian)介🌍質(zhi)粘度(du)的,但(dan)是實(shi)驗過(guo)程中(zhong)溫度(du)并非(fei)恒定(ding),有一(yi)定的(de)波動(dong)🐉,所以(yi)溫度(du)值有(you)一定(ding)的誤(wu)差,從(cong)♈而根(gen)據溫(wen)度取(qu)得的(de)密度(du)和粘(zhan)度值(zhi)也有(you)誤差(cha)。
b.仿真(zhen)的粘(zhan)度值(zhi)與實(shi)驗的(de)粘度(du)值有(you)誤差(cha)。實驗(yan)是每(mei)個流(liu)量點(dian)⭕正反(fan)行程(cheng)都測(ce)了兩(liang)次,而(er)仿真(zhen)的粘(zhan)度值(zhi)📱是取(qu)各次(ci)實驗(yan)的平(ping)均值(zhi)⭐,設定(ding)參數(shu),每個(ge)流量(liang)點的(de)粘度(du)隻有(you)一個(ge)數值(zhi)。這種(zhong)方法(fa)必然(ran)導緻(zhi)流體(ti)的仿(pang)真粘(zhan)度和(he)實驗(yan)粘度(du)⛷️存在(zai)誤差(cha)。
C.仿真(zhen)本身(shen)存在(zai)誤差(cha)。流場(chang)是連(lian)續的(de),但是(shi)CFD數值(zhi)仿真(zhen)是采(cai)用離(li)散化(hua)的手(shou)段對(dui)流場(chang)進行(hang)叠代(dai)計算(suan)。如果(guo)網格(ge)較少(shao),則計(ji)算結(jie)果不(bu)夠正(zheng)确,會(hui)産生(sheng)誤差(cha);如果(guo)網格(ge)過多(duo),會使(shi)截斷(duan)誤差(cha)增大(da),同樣(yang)也會(hui)引起(qi)較大(da)誤差(cha)。
4結束(shu)語
　　通(tong)過實(shi)驗和(he)數值(zhi)仿真(zhen),總結(jie)出粘(zhan)度對(dui)浮子(zi)流量(liang)傳感(gan)器的(de)❗影響(xiang)。通過(guo)對比(bi)發現(xian),數值(zhi)仿真(zhen)可以(yi)更透(tou)徹🏃‍♀️地(di)看到(dao)管🔴體(ti)内部(bu)流😘體(ti)的流(liu)動情(qing)況,但(dan)是數(shu)值仿(pang)真需(xu)要經(jing)驗和(he)對流(liu)場狀(zhuang)态的(de)基本(ben)把握(wo),需要(yao)一定(ding)的理(li)論基(ji)礎，而(er)實驗(yan)可以(yi)獲得(de)大量(liang)新的(de)的資(zi)料,可(ke)以🏃‍♀️将(jiang)數值(zhi)仿真(zhen)作爲(wei)實驗(yan)的有(you)效補(bu)充。

本(ben)文來(lai)源于(yu)網絡(luo),如有(you)侵權(quan)聯系(xi)即删(shan)除！