分体结构均速管流量传感器的数值仿真与实验研究

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均速管流量传感器广泛应用在大口径流量测量,优势包括以下几方面:结构简单,制造成本低,拆装快捷(且适用于不断流拆装),维修简便;压损小,节能;准确度高,长期运行稳定性好。随着目前工程规模扩大,均速管流量传感器测量管径也在增加。随之而来的问题便是,传统整体结构大口径均速管流量传感器加工困难。本文通过新型结构均速管构思、CFD仿真与实流实验做了以下几方面内容的研究。  提出并设计了分体结构均速管流量传感器。它包括前、后两个独立的取压检测杆;两个检测杆之间放置导流板;两个检测杆和导流板通过捆绑环装配在一起,形成传感器整体。  在分体结构基础上提出了5种截面形状。通过CFD仿真,对这5种截面形状进行了二维仿真分析,选择性能较优的截面形状进行了三维仿真分析,以验证二维、三维仿真的一致程度。加工样机并对方案4、方案5进行了实验测试。从仿真与实验结果得出,在5~30m/s流速范围内,测量气体流量,方案4分体结构均速管流量传感器的仪表系数为0.587,线性度为1.210%;方案5的仪表系数为0.592,线性度为0.534%。通过二维与三维仿真流场分析,发现均速管检测杆下游的漩涡宽度、长度,对传感器仪表系数线性度有较大影响。漩涡宽度与漩涡长度越大,仪表系数线性度越好。  本文研究了总压取压孔与来流方向分别向左与向右偏转3°、5°与7°,对均速管流量传感器测量性能的影响。经实验验证,在总压取压孔与来流方向分别向左与向右偏转3°、5°与7°时,仪表系数相对正常安装时相对偏差小于3%,线性度误差相对正常安装时变化量小于2.5%。得出偏转安装对均速管仪表系数影响不大的结论。
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