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异径管澳门新萄京客户端下载流场动力学计算与分析
发布时间:2020-7-9 08:31:10

摘要:利用专业的流场动力学计算分析App,通过建立异径管澳门新萄京客户端下载流场的模型,计算分析异径条件下澳门新萄京客户端下载流场的动力学特性。计算研究表明:异径条件下流场的人口流速,电极之间的距离对流场中心点的速度,进出口压力损失都具有比较大的影响。通过研究分析不同参数下流场特性的变化,证明异径澳门新萄京客户端下载在低流速下的计量精度和准确性具有--定的优势。研究分析结果对异径条件下澳门新萄京客户端下载管道的优化和改进提供了一定的理论依据和借鉴经验。
0引言
  澳门新萄京客户端下载是目前世界上应用比较广泛的测量液体流量计之一,因其测量精度高、稳定性好广泛应用于石油石化、化工、污水处理等各个行业。目前国内生产的澳门新萄京客户端下载管道都为均匀的圆管。由于澳门新萄京客户端下载特殊的计量原理和管道形.状要求圆管,澳门新萄京客户端下载在实际计量中要求必须满管流,即管道流速为中心轴对称分布由此,具有均匀磁场和点电极的澳门新萄京客户端下载的流速和澳门新萄京客户端下载的输出信号成-一个正比的关系。就目前澳门新萄京客户端下载应用的实际情况来看,在低流速下澳门新萄京客户端下载的测量精度和稳定性都不是很高”。国外流量计量专家Keinsdjk把缩颈作为异径设计的一个方向,通过设计不同的中间管道的形状来研究异径管道对澳门新萄京客户端下载流场的影响[4]。此外,Korsunskii等人也研究了中间管道为长方形时不同参数对澳门新萄京客户端下载流场特性的影响5。澳门新萄京客户端下载国计量学院的陈寅佳等人也分析研究了不同参数条件下异径澳门新萄京客户端下载流场的特性61,因,此如何在低流速下提高澳门新萄京客户端下载的测量精度和稳定性--直以来都是澳门新萄京客户端下载改进和优化的一个重点。为了适应澳门新萄京客户端下载在低流速、低耗能下计量的要求,澳门新萄京客户端下载研发人员从管道结构、电磁激励方式、电路分布、电极形状等各个方面都进行了研究和分析,并取得了--定的进展。
  对于异径管道的澳门新萄京客户端下载,目前国内研究的都比较少。异径管道下的澳门新萄京客户端下载主要指通过改变普通的圆管道,在实际计量时创造一个特殊的满管环境来提高澳门新萄京客户端下载在低流速和不满管情况下的测量精度和稳定性。
1澳门新萄京客户端下载工作原理,
  澳门新萄京客户端下载是一-种利用法拉第电磁感应定律来检测液体流量的一种流量计。磁励线圈将磁场通过电极施加给被测导电液体以后,被测导电液体切割磁感线产生感应电动势,通过检测感应电动势并进行相应的信号处理实现对经过流量计流量的检测。
对于一般圆形管道的澳门新萄京客户端下载输出的电压信号为:

式中:E为电磁感应电动势;B为磁场强度;V为流体流动的平均流速;D为两个电极之间的距离(如果是均匀的圆形管道则D为圆形管的直径)。
假定管道的横截面积为A,流量为q,则上式可以写成:

  在建立澳门新萄京客户端下载这个基本方程的过程中前人作了如下的假设
1)流体磁导率是均匀的,流体为非磁性流体;
2)流体的电导率均匀,并且满足Ohm定律;
3)充分发展流对于圆管是轴对称分布的;
4)流体中的位移电流小到基本.上可以忽略;
5)电磁感应强度B是均匀分布的。
  由式(1)和式(2)澳门新萄京客户端下载可以看出感应电动势与流体在流场中的平均流速和磁极之间的距离有关。在实际的使用情况中由于有时澳门新萄京客户端下载的工作环境比较复杂,当流体流速较低时,产生的感应电.动势比较低,有时候和噪声难以区分,由此导致了澳门新萄京客户端下载测量灵敏度和准确性的降低。
2仿真计算模型的建立
  异径澳门新萄京客户端下载就是在不改变原有流场分布的情况下,用适当的缩径来提高流速,以此提高澳门新萄京客户端下载的测量准确性和灵敏度
  图1与图2分别为传统澳门新萄京客户端下载与本文中分析的异径澳门新萄京客户端下载简图。由式(1)及澳门新萄京客户端下载的工作原理澳门新萄京客户端下载可以自行推导出图2所示异径澳门新萄京客户端下载的公式:
  首先澳门新萄京客户端下载在分析图2所示的异径澳门新萄京客户端下载流场时定义一个距离,即:D=D1–H1–H2;带人式(1)即可得:
异径澳门新萄京客户端下载简图
3流场计算分析
  在本文的分析中澳门新萄京客户端下载以DN80口径的管道为模型,流场动力学计算方式为:速度人口,充分发展流为出口,分别讨论计算流速为0.1m/s、10m/s时流,场流速、压力等参数的变化趋势以及不同参数对流场特性的影响。图3~图10的分析说明在下面分析中体现。

  从速度矢量图和压力云图的分布上澳门新萄京客户端下载可以看出,在进口处速度为0.1m/s时中心点的压力和速度有明显的增大,这也说明在低流速下异径澳门新萄京客户端下载具有提高测量灵敏度和准确性的优势

  由表1可以看出,在计算时澳门新萄京客户端下载设定速度为0.1m/s和10m/s时,中心点的速度约为入口速度的1.78倍,仍然在可以测量的范围之内,其压力损失也符合澳门新萄京客户端下载检定规程的要求。由Z轴方上速度随Z轴的位置图(图6)澳门新萄京客户端下载可以看出,Z轴方向为流体流动方向,在这个方向上速度随位置的变化随着Z轴方向的延伸速度是-一个缓慢增加的过程,到中心点(变径的位置)时速度达到最大,而后缓慢减小,但是进出口的速度差不是很大。

  从压力损失和速度关系的图(图7)澳门新萄京客户端下载可以看出入口速度越大,出口处压力损失也越大,但不是简单的线性增长关系。因此在实际的应用中.应该合理地选择异径澳门新萄京客户端下载和合适的人口速度。

4不同参数对其流场特性的影响
  在计算和研究异径澳门新萄京客户端下载两电极之间的距离和压力损失以及中心点速度的关系时,以流场初始流速为0.1m/s的条件下分别计算分析了不同距离下流场中心速度和压力损失的变化。

  由图8澳门新萄京客户端下载可以看出,在变径过小时,以0.1m/s的入口速度时出口速度达0.31m/s,是人口速度的3.1倍,但是澳门新萄京客户端下载从迹线图中也可以看出当流体流过中心位置时也产生了严重的回流现象,且压力损失达101318.05Pa。

  由图9与图10可以看出,随着两电极距离的增加中心点速度与进出口压力都在减小,且中心点速.度随两电极的距离减小的趋势要大于进出口压力减小的趋势,进出口压力随两电极之间距离减小的趋势并不是一个简单的线性关系。

5结束语
  本文通过专业的流体分析App分析计算了异径澳门新萄京客户端下载流场的特性,分析探讨了不同条件下,不同参数对其流场动力学特性的影响,分析计算表明异径澳门新萄京客户端下载流场在不同的入口速度,以及不同的电极之间的距离对其流场的特性都有较大的影响,但是在低流速下异径澳门新萄京客户端下载有利于提高计量精度和准确性。
  本文的仿真计算结果也说明了异径澳门新萄京客户端下载在实际生产和使用中具有可行性,在低流速下它比常规澳门新萄京客户端下载更具有优势,在管道异径位置的设置和距离上并不一定存在--个最优的结果,在实际设计和应用中要根据具体流场的特性和实际情况而定,以异径管道的选取不能改变原有流场特性为最基本原则。

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