摘要：爲了提(tí)高多孔孔闆(pǎn)流量傳感器(qi) 的計量性能(neng),利用仿真計(ji)算與實流實(shí)驗相結合的(de)方式對多孔(kǒng)孔闆流量傳(chuan)感器的結構(gòu)參數對計量(liang)性能的影響(xiǎng)進行了💘研究(jiū)。利用實流實(shi)驗結果和多(duo)股射流的研(yan)究成果對🌍仿(páng)真計算結果(guǒ)🐆進行驗證,結(jié)果表明:多孔(kong)孔闆安裝位(wèi)置對計量結(jié)果的影響程(cheng)度受相對入(rù)射間距s影響(xiǎng);.流出系數C受(shou)到相對入射(she)間距s、環狀排(pai)列孔所在區(qū)域的外緣與(yǔ)管壁之間的(de)最小距離d2和(he)厚度I的影響(xiang);流出系數✊C的(de)線性度主要(yao)🎯受環狀排列(liè)孔所在區域(yù)内緣與中心(xin)👣節流孔邊緣(yuan)之間的最小(xiǎo)徑向距離d,影(ying)響。
多孔孔闆(pǎn)流量傳感器(qi)是在标準孔(kǒng)闆基礎上發(fā)展起來的節(jie)👄流裝置,是一(yī)個對稱的多(duō)孔圓盤。從文(wén)獻[1~3]可以💰看出(chū)，該流量計具(ju)有比标準孔(kong)闆更爲出色(se)的計量性能(neng)。多孔孔闆的(de)🚶‍♀️孔排列方式(shì)及孔闆的厚(hòu)度等幾何參(cān)數決定了流(liú)量傳感器的(de)測量性能。設(she)計了6種口徑(jìng)(D=100mm、等效直徑比(bǐ)β=0.6)具有不同孔(kǒng)分布形式和(hé)厚度的多孔(kong)孔闆🔆。在流速(sù)範圍爲0.5~7.5m/s的工(gong)況下,利用仿(páng)真計算與實(shí)流實驗相結(jié)合的方法對(duì)多孔孔闆的(de)幾何結構對(duì)計量性能的(de)影響進行了(le)研究。
多孔孔(kong)闆流量傳感(gǎn)器簡介
　　由射(shè)流理論可知(zhī),介質經過多(duo)孔孔闆後形(xing)成多股受👉限(xiàn)性淹沒射流(liu)，因此多股射(shè)流的研究成(chéng)果對于研究(jiū)多孔😄孔闆流(liú)量傳感🐉器具(jù)有一定的指(zhǐ)導意義。多股(gǔ)射🚶流與單股(gǔ)射流的主要(yào)💘區别是孔間(jian)射流射出後(hou)在其🐕相鄰兩(liang)股射流之間(jian)存在相互卷(juàn)吸作用,這直(zhí)接影響着流(liú)動的發🧑🏾‍🤝‍🧑🏼生與(yu)發展過♊程,因(yīn)此多;股射流(liú)的流場♌比單(dan)股射流的流(liu)場要複雜很(hen)多。國内🌏外學(xué)者通過理論(lùn)🏃🏻‍♂️分析、實驗測(cè)量和數值模(mó)拟的方式‼️對(duì)多股射流進(jin)行了研究,目(mù)前已經對流(liu)動特性和流(liú)動機理有了(le)一定的認識(shi)。爲了便于研(yán)究🆚，雙股射流(liu)成爲衆多學(xue)☀️者研究多股(gu)射流的基礎(chu)。
 
　　由文獻[4~8]可知(zhī),雙股射流按(an)其流動特性(xing)可分爲會聚(jù)🏃‍♂️區和聯合區(qū),如圖1所示。由(yóu)于兩股射流(liu)的卷吸和幹(gàn)🏒擾,以♈緻在兩(liǎng)股射流的彙(huì)聚區内形成(cheng)負壓區,在該(gai)區内存在一(yī)對穩定的🤞旋(xuán)轉方向相反(fǎn)的旋渦，旋渦(wō)的長度随着(zhe)孔間間距的(de)增大而增長(zhang)[6]。在兩股射流(liú)聯合後下遊(you)附近速度由(yóu)會聚區内的(de)負值變爲正(zheng)值,預期存在(zài)🐆一個點,在該(gāi)點的.速度爲(wei)零,這個點稱(chēng)爲自由滯😘點(diǎn)或混合點95),通(tong)過确定該點(dian)的位置可以(yi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻反映出會聚(jù)區内旋🔞渦的(de)長度。射流的(de)出射速度越(yuè)大,對周圍流(liú)體的卷吸作(zuò)用越🥵強烈,射(she)流之間的旋(xuán)🍓渦也越強烈(liè),因此多股射(shè)流流場中會(hui)有射流運動(dòng)方向偏轉的(de)😄現象發生(8]參(can)考雙股射流(liú)的流動特征(zheng)🍉對多☎️孔孔闆(pan)的流場進行(hang)了區🔞域劃分(fen)，如圖2所示。
 
2多孔孔(kong)闆流量傳感(gan)器結構和參(cān)數定義，
　　多孔(kong)孔闆流量傳(chuan)感器的簡化(hua)示意圖如圖(tú)3所示,其中d1爲(wèi)環形排列孔(kǒng)内緣與中心(xin)節流孔外緣(yuán)之間的最小(xiao)🌈距離⚽;d2爲環⁉️形(xíng)排列孔外緣(yuán)與管壁之間(jiān)的最小距離(lí);D爲多孔孔闆(pan)流量傳感器(qì)口徑;D1爲中心(xin)節流孔的直(zhi)徑;D2爲🤟環狀排(pái)列孔的直徑(jìng);D3爲環狀排列(liè)孔圓心所在(zài)圓的直徑;τ爲(wèi)環狀排列孔(kǒng)中相鄰孔邊(bian)緣的最小距(jù)離;P1、P2爲多孔孔(kǒng)闆的安裝定(dìng)位标志，當位(wei)置🚶‍♀️P1與上/下遊(you)取壓孔在一(yi)條直線上時(shi)爲安裝方式(shì)一,當位置P2與(yǔ)上/下遊取壓(yā)孔🈲在一條直(zhí)線上時爲安(an)裝方式二;1爲(wèi)多孔孔闆的(de)厚度。
 
　　定義s爲相(xiang)對人射間距(ju),其計算式爲(wèi):
 
3實驗結果分(fen)析
　　爲了分析(xī)多孔孔闆結(jié)構參數對多(duō)孔孔闆計量(liang)性能的影響(xiǎng),設計了不同(tóng)形式的實驗(yàn)樣機(圖4),各樣(yang)機的具🥰體結(jié)構參🈲數見表(biǎo)1。實流實驗在(zai)兩種孔闆安(an)裝🈲方式下進(jin)行,并且在同(tong)一流量範圍(wei)内⭐利用稱重(zhong)法💘檢定裝置(zhi)💔對實驗樣機(ji)進行标🥵定,實(shí)驗結果見表(biǎo)2。在💞仿真計算(suan)中,按照實流(liu)實驗方法利(lì)用SSTk-w湍流模型(xing)對實驗樣機(jī)進行仿真計(jì)算[9.10],計算結果(guǒ)與實流實驗(yan)結果的相對(duì)誤差在5%以内(nèi)。因此仿真計(ji)算結果可以(yǐ)對多孔孔闆(pan)流量傳感器(qi)實流實驗結(jie)果進行合理(li)分析。
 
3.1s對多孔(kong)孔闆流量傳(chuán)感器安裝位(wei)置的影響
　　結(jié)構參數s=t/D2。從表(biǎo)1、2的實驗結果(guǒ)可以看出，當(dāng)參數s較小時(shí)(s≤0.34),在兩種❤️安裝(zhuang)方式下測得(dé)的流出系數(shu)平均值的相(xiang)對誤差Ec較小(xiao)(Ec≤0.23%),說明多孔孔(kǒng)闆流量傳感(gǎn)器的安:裝位(wei)置變化對計(ji)量結果影響(xiǎng)較小;當參數(shu)s較大時(s≥0.72),在兩(liǎng)種安裝方式(shi)下測得的流(liu)出系數平均(jun)值的相對誤(wu)差Ec較大(Ec=2.35%),說明(ming)多孔孔闆流(liú)量傳感器的(de)安裝位置變(biàn)化對計量結(jie)果影響較大(da)。
3.2d2對多孔孔闆(pǎn)流量傳感器(qì)計量性能的(de)影響
　　從實驗(yan)結果可以看(kan)出:
a.當參數s≤0.34時(shí),樣機a、b、c、d、e的流出(chū)系數C随着參(cān)數d,的減小而(ér)增大;
b.當參數(shu)s(s=0.99)較大時(如樣(yàng)機f),d2=0.0425D,是所有樣(yang)機中的最小(xiǎo)值,但流出㊙️系(xì)
數C也最小。
3.3d,對(dui)多孔孔闆流(liu)量傳感器性(xìng)能的影響
　　當(dāng)結構參數d1在(zai)較小的範圍(wei)内(0.0450D≤D1≤0.0750D)變化時,流(liu)出系數的線(xian)性度較好，約(yue)爲0.5%,如樣機a、b、c;當(dang)d1(d1≥0.1050D)較大時(如樣(yàng)機d、e、f),流出系☔數(shu)C的線性度在(zai)0.8%以上。以具有(yǒu)相同厚度l的(de)樣機a、b、d、e爲例來(lái)分析上述實(shí)驗結果。節流(liú)式🈲流量傳🏒感(gǎn)器差壓信号(hao)的穩定🍉性主(zhǔ)要是受節流(liú)件下遊的旋(xuán)渦影響,多孔(kǒng)孔闆下遊的(de)旋渦主要📱由(you)壁面旋渦❓區(qū)和射流間旋(xuán)渦區組成。由(yóu)仿真計算結(jie)果可知,當多(duo)孔孔闆流量(liang)傳感器的參(can)數s≤0.72時,壁面旋(xuán)渦區與射流(liú)間旋渦區是(shì)相互獨立的(de)，因此經過環(huán)狀排列孔🔞的(de)射流對壁面(miàn)回流區的旋(xuan)渦強度起主(zhu)導作用。由實(shí)流實驗結果(guo)可知,在相同(tong)流速下,樣機(jī)a、b、d、e的流出系數(shu)随着結構參(can)數d2的增大而(er)減小,這表明(ming)壁面處旋渦(wō)強度随着🈲結(jié)構🍓參數dr的增(zeng)大而增強，而(ér)線性🤩度卻随(suí)着參數d2的增(zēng)大而提高。上(shang)述分析表明(míng)多孔孔闆射(she)流間的旋渦(wō)是影響線性(xing)度的主要因(yin)素。從圖5中可(kě)以看出🍉,經💯過(guo)樣機a.b.d、e的環狀(zhuang)排列孔射流(liu)與中心節流(liú)孔射流之間(jian)的自由滞點(dian)分别在距離(lí)孔闆下遊面(miàn)12、17、25、.85mm位置處,其✌️中(zhōng)樣機d自由滞(zhi)點幾乎與⛹🏻‍♀️取(qu)壓🏒位置重合(he),而樣機e的自(zi)由滞點遠離(lí)取壓‼️位置。這(zhè)說明環狀排(pái)列孔🌐射流⁉️與(yu)中心節流孔(kǒng)射流之間的(de)旋渦的長度(dù)随着結構參(can)數d,的增大而(er)增長,與文獻(xiàn)[6]的結論一緻(zhi)。當射流間旋(xuán)渦區長度接(jiē)近取壓位置(zhì)或者超出取(qǔ)壓位置時,多(duo)孔孔闆流出(chu)系數C的線性(xing)度較差;當射(she)流間旋渦的(de)長度在離取(qu)壓位置在一(yī)-定距離範圍(wéi)内變化時,多(duō)孔孔闆流出(chu)系數C的線性(xìng)度幾乎無變(bian)化。綜上所♊述(shù),結構參⛱️數D1是(shì)影響多孔孔(kong)闆流量傳感(gan)器流出系數(shù)線性度的主(zhǔ)要因🥵素。
 
3.4厚度(dù)l對多孔孔闆(pǎn)流量傳感器(qì)計量性能的(de)影響
　　樣機b、c的(de)厚度t不同,其(qí)中樣機b的厚(hòu)度t=5mm,樣機c的厚(hòu)度t=10mm,其他🌈結構(gòu)參⁉️數均相同(tong)。從實驗結果(guo)可以看出,流(liú)出系數C随着(zhe)厚度t的增加(jiā)而增大。對樣(yang)機b與c的實驗(yàn)結果分析如(ru)下:圖6爲樣機(jī)b、c在孔闆下遊(yóu)P1取壓👈位置處(chù)的速度曲線(xian)，圖中區域I爲(wèi)通過環狀✉️排(pái)列孔的速度(dù)剖面。`Vb、`Vc分别表(biao)示樣機b、c流向(xiàng)上的平`均速(su)度。從圖中可(ke)以看出,區域(yu)I中`Vc<`Vb。由多股射(shè)流理論可🛀知(zhī),經過樣機e環(huán)狀排列孔的(de)射流對周圍(wei)流體的卷吸(xi)作📞用較弱,因(yīn)此壁面處旋(xuan)渦強度較小(xiǎo),從而使流出(chū)系數👉C變大。
4結(jie)論
4.1在不同安(an)裝方式下測(cè)得的流出系(xì)數平均值的(de)相對誤差Ec的(de)大小受環狀(zhuàng)排列孔之間(jian)的人射間距(jù)s影🏒響。
4.2流出系(xì)數C受環狀排(pái)列孔人射間(jiān)距s、結構參數(shu)d2和厚度影響(xiang),影響方式爲(wei):當s較小時(s<0.72),流(liu)出系數C随着(zhe)參數d2的減🌈小(xiǎo)而增大;當s較(jiào)大時(s=0.99),流出系(xi)數C的大小不(bu)受參♊數d2的影(yǐng)響,其大小接(jiē)近相同β值的(de)标準孔闆;對(duì)于具有相同(tong)孔分布形式(shi)且β值相同的(de)多孔孔闆,流(liú)出系數C随着(zhe)厚度?的增加(jia)而增大。
4.3流出(chu)系數C的線性(xing)度受參數d,的(de)影響:當D1在較(jiao)小範圍内🈲變(bian)化時(0.0450D≤d1≤0.0750D),流出系(xì)數的線性度(du)較好(0.5%),并且幾(ji)乎不變;當d,在(zài)較大範圍内(nei)時(d1≥0.1D),流出✉️系數(shu)C的線性度變(bian)差,在0.9%以上。

本(ben)文來源于網(wǎng)絡,如有侵權(quan)聯系即删除(chú)！