信息摘要(yào):
隨著科學技術的(de)發展,為(wéi)金屬(shǔ)管浮子流量計的(de)發展提供有力的支援,使得金屬管浮子流量(liàng)計在電遠傳、現場指示、測量精度、量程範圍等(děng)方麵都取得很(hěn)大進步…
隨著科學技術(shù)的發展,為金屬管浮子流量計的發展提(tí)供有力的(de)支(zhī)援,使得金屬管浮子流量計在電遠傳、現場指示、測量精度、量程範圍(wéi)等方麵都取得很大進(jìn)步。浮子位置(zhì)的測量方法也由單純的機械(xiè)式發展到機械式、電子式等多種測量方法。機械式在原來的(de)基礎上加入了轉角變送器,輸出(chū)的是差壓信號,提高了測量(liàng)精度。電子(zǐ)式的金屬管浮(fú)子流量計則是通過(guò)微處理器(qì)進行信號(hào)采集、轉換和輸出顯示。隨著加工工藝(yì)的發展與新(xīn)型材(cái)料的研發,金屬管浮子流(liú)量計(jì)的非常大可耐壓到達 100MPa,非常高耐溫 300℃,金(jīn)屬管浮子(zǐ)流量計的(de)具有了更廣闊的前(qián)景,更龐大的市(shì)場。
目前,生產金(jīn)屬管浮子流量計的國外廠家主要有美國的 King 儀表公司、英國的 Platon 儀表公司、德國的 Krohne 公司、日本的東京計裝公司以及俄羅斯的廠家(jiā)等。Krohne 公(gōng)司生產的浮子流(liú)量(liàng)計是在單純機械式的基礎上是裝有(yǒu)轉角變送器,輸出差壓信號,是新型(xíng)金屬管浮子流量計。英(yīng)國 Platon 儀表公司的 C2076金(jīn)屬管浮子流量計采用了固態傳感(gǎn)器,是可實現信號(hào)的電遠傳和流量累計的電子式金屬管浮子(zǐ)流量計。
相比國外,我(wǒ)國國內(nèi)的金屬管浮子流(liú)量計起步較晚,但(dàn)發展較為迅速。20 世紀中期,我(wǒ)國上海某廠產(chǎn)出帶輸出信號的金屬管浮子流量計[6-9]。70 年代,我國製定浮子流量計的行(háng)業規範,以使浮子(zǐ)流量計(jì)生產規範化。在國內學(xué)者(zhě)和(hé)技術人員的(de)努力(lì)下,金屬管浮子流量計有了較為成熟的、以機械式為主的產品。但與國外(wài)產品相比,國內的金屬管浮子(zǐ)流量計仍然生(shēng)產水(shuǐ)平仍然較低,在行業標準、技術研發、製造工藝、加工效率等方麵,落後於國外先進產(chǎn)品。
基於 CFD 方法的浮子流量計內部流場計算
目前,為了降低(dī)能耗,提高效益,工(gōng)業界對流量(liàng)傳感器的測(cè)量範圍和精度等級的要求日益提高。然而,傳統(tǒng)的產品優化上主要(yào)是依靠設計者的經驗以及實流(liú)實驗進行(háng)驗證分析,該方法成本高、周期長。因而,在浮子流量傳感器設計中,引入了計算流體動力學(computational fluid dynamics, CFD)。利用 CFD 方法對(duì)浮子(zǐ)流量傳感(gǎn)器內部流場進行,數值模擬,不僅能通過實驗和(hé)仿真結果進行分析評價(jià)浮子結構設計,而且(qiě)還可以分析得到的微觀流場的速度分布、流動分離(lí)以及壓(yā)力分(fèn)布等多方麵的數據,成本低、周期短、提供信息(xī)詳實[10-14]。
德國學者(zhě) 和 Durst.F首次將 CFD方法引入浮子流(liú)量傳感(gǎn)器研究之中,證明了 CFD 計算與 LDA 實驗測試結果具有很好的一致性,同時分析了數值計算和實驗數據之間有差異的原因。經過他(tā)們的研究(jiū)實驗證明,計算流體力學方法可以用於分析浮子流量傳感(gǎn)器的內部微觀流場以及(jí)受力,在此基礎上,越(yuè)來越多的科學家將 CFD 方(fāng)法作為進行科(kē)學研究(jiū)的重要手段。
徐英采用計算流體力學(CFD)方法,使用標(biāo)準 K-ε模型(xíng)為計算模(mó)型,對浮子流量(liàng)計的仿真模型進(jìn)行了深入、細致的分析,利用“浮子受力平衡度誤差(chà)分析法”控製計算精度,詳細、科學的研究了浮(fú)子流量計的內部受(shòu)力及流量值等微觀信息。
葉佳敏[20,21]等對水平式以及豎直式安裝金(jīn)屬管浮子流量(liàng)計三維流場進行了仿真(zhēn)研究,並通(tōng)過將仿(fǎng)真結果與物理實驗結果比對,驗(yàn)證和(hé)修(xiū)改初樣設計。
蘇鋒[22]對測(cè)量低粘度流體介質(zhì)金屬管浮子流量計進行了仿真研究(jiū),分析了浮子受(shòu)力(lì),並且計算得到浮子受力平衡下的流量,通過將仿真數值與物理實驗比對,證明該仿真模型滿足金屬(shǔ)管(guǎn)浮子流量計設計的需(xū)要。
利俊[23]等設計了安放在流量計(jì)內部的列狀整流(liú)器,比較分析了安裝不同整流器的內(nèi)部(bù)流場變化和仿真結果,同時評估(gū)了整流器的整流效果。
樸(pǔ)立華[24,25]利用 CFD 方法實現大口徑錐管浮(fú)子流量傳感的結構設計與優化,並在利(lì)用實驗與仿真結合的情況(kuàng)下,提出了雙錐型孔(kǒng)板(bǎn)浮子流量傳感器設計,大大提(tí)高了孔板浮(fú)子流(liú)量傳感器的線性度,改善壓損情況。
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