信息摘要:
隨著科學技術的發展,為金屬管浮子流量計的(de)發展提供有力的支援,使(shǐ)得金屬管浮子流量計在電遠(yuǎn)傳、現(xiàn)場指示(shì)、測量精度、量程範圍等方麵都取得很大(dà)進步…
隨著科學(xué)技術的發(fā)展,為金屬管浮子流量計的發(fā)展提供有(yǒu)力的支援,使得金(jīn)屬管(guǎn)浮子流量計在電遠傳、現場(chǎng)指示、測量精度、量程範圍等方麵都取得很大進步。浮子位置的測量方法也(yě)由單純的機械式發(fā)展到機(jī)械式、電子式等多種測量方法。機械式在原來的基礎上加入了轉角變送器(qì),輸出的是差壓信號,提高了測量精(jīng)度。電子式的金屬管浮子流量計則是通過微處(chù)理器進行信號采集(jí)、轉換和輸出顯示。隨著加工(gōng)工藝的發展與新型材(cái)料的研發,金屬(shǔ)管浮子流量計的非常(cháng)大可耐壓到(dào)達 100MPa,非常高(gāo)耐溫 300℃,金屬管浮子流量計的(de)具有了更廣闊的前景,更龐大的市場。
目前,生產金屬管浮子流量計的國外廠家主要有(yǒu)美國的 King 儀(yí)表公司、英國的 Platon 儀表公司(sī)、德國的 Krohne 公司、日本的東京計裝公(gōng)司以及俄(é)羅斯的廠家等。Krohne 公司生產的浮子流量(liàng)計是在單純機械式的基礎上是裝有轉角變送(sòng)器,輸出差壓信(xìn)號,是新型金屬管浮子流量計。英國 Platon 儀表公司的 C2076金屬管浮(fú)子流量計采用了固態傳感器,是可實現信號的電(diàn)遠傳(chuán)和流量累計的電子式金屬管浮子流量(liàng)計。
相比國(guó)外,我國國內的(de)金屬管浮(fú)子流量計起(qǐ)步較晚,但發展較(jiào)為迅速。20 世紀中期,我國(guó)上海某(mǒu)廠(chǎng)產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業(yè)規(guī)範,以(yǐ)使浮子流量計生產規範化。在國內學者(zhě)和技術人(rén)員的努力下,金屬管浮子流量計有了較為成(chéng)熟的、以機械式為主的產(chǎn)品。但與國外產品相(xiàng)比,國內的金屬管浮子流量計仍然生產水(shuǐ)平仍然較低,在行業標準、技術研發、製造工藝、加工效(xiào)率(lǜ)等方麵,落後於國外先進產品。
基於 CFD 方法的浮子流量計(jì)內(nèi)部流場計算
目前,為了降低能耗,提高效益,工業(yè)界對流量傳感器的測量範圍和精度等級的要(yào)求日益提(tí)高。然而,傳統的產品優化上主要是依靠(kào)設計者的經驗以及實流實驗進行驗(yàn)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(le)計算流(liú)體動力學(computational fluid dynamics, CFD)。利用(yòng) CFD 方法對浮子流量傳感(gǎn)器內部流場進行,數值模擬,不僅能通過實驗和仿真結果進行分析評價浮子結構設計,而且(qiě)還可以分析得到的微觀流場的速度(dù)分布、流動分離以及壓力分布等多(duō)方(fāng)麵的數據(jù),成本低、周期短、提供(gòng)信息詳實(shí)[10-14]。
德國學者 和 Durst.F首次將 CFD方法引入浮子流量傳感器研究之中,證明了 CFD 計算與 LDA 實驗測試結(jié)果具有很好(hǎo)的(de)一致性,同時分析了數值計(jì)算和(hé)實驗數據之間有差(chà)異的原因。經過他們的(de)研究實驗證明,計算流體(tǐ)力學方法可以用於分析浮子流量傳感器的內部微觀流場以(yǐ)及受力,在此基礎上,越來越多的科學家將(jiāng) CFD 方法作(zuò)為進行科(kē)學研究的重要手段。
徐英采用(yòng)計算流體力學(CFD)方法,使用標準 K-ε模型為計算模型,對浮子流量計(jì)的仿真模型進行了深入、細致的分析,利用“浮子(zǐ)受力平衡度誤(wù)差分析法”控製計算精度,詳細、科學的研究了浮子流量計的內部(bù)受力及流量值等微觀信息。
葉佳敏(mǐn)[20,21]等對水平式以及豎(shù)直式安裝金屬管浮(fú)子流(liú)量計(jì)三維流場進行了仿真研(yán)究,並通過將仿真結(jié)果與物理(lǐ)實驗結果比對,驗證和修改初樣設計。
蘇鋒[22]對測量低粘(zhān)度流體介質(zhì)金屬管浮子流量計進行了仿(fǎng)真研究(jiū),分析了浮子(zǐ)受力,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(wù)理實驗比(bǐ)對,證明該仿真模型(xíng)滿(mǎn)足金屬管浮子流量計設計的需要。
利(lì)俊[23]等設計了安放在流量計內部的列狀整流器,比(bǐ)較分析了安裝不同整流器的內部流場變(biàn)化和仿真(zhēn)結果,同時評估了整流器的整流效果。
樸立華[24,25]利(lì)用 CFD 方法實現大口徑錐(zhuī)管浮子流量傳感的結構設計與優化,並在利用實(shí)驗與仿真結合的情況下,提出了雙錐型孔板浮子流量傳感器設計(jì),大大提高了孔板浮子流(liú)量傳感器的線性度,改善壓損(sǔn)情況。
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