差压式流量计是工业中使用最广泛的一种流量计,广泛应用于石油、天然气、化工等许多领域。内锥式流量计作为一种新型差压式流量计在多相流测量中逐渐受到关注,它能在较短的直管段条件下对流体实现准确的测量,但其结构尚存在优化的空间,需进行深入研究。本文对内锥式流量计节流装置进行优化研究,利用计算流体力学(CFD)方法对DN50mm水平管道中内锥体的流场进行数值模拟,分析不同结构参数内锥体的水力特性以得到最优结构。数值仿真结果表明,优化后的内锥体结构可以显著降低永久压损,提高测量重复性和精确度。本课题以长腰内锥节流装置为研究对象,以三维计算流体力学仿真与多相流装置物理模拟实验相结合为主要手段,研究长腰内锥节流装置对流体的整定作用,分析长腰内锥节流装置的流动特性,得出最优结构。所做的工作包括数学模型的研究、计算流体力学仿真、实验样机的研制、及标定实验四个部分:(1)分析长腰内锥节流装置的测量原理,结合流体力学理论知识与经验公式推导差压、永久压损与流体流量之间的函数关系,提出并推导长腰内锥流量计的双差压模型。(2)采用计算流体力学软件分三个阶段对长腰内锥节流装置的流场进行数值模拟,主要工作包括Gambit数学建模、选择合适的湍流计算模型、设置合理的边界条件,分三个阶段对长腰内锥节流装置进行仿真研究,最终得到最优结构。(3)根据仿真结果,设计加工一系列不同尺寸的50mm口径长腰内锥节流装置,测量管道的材质为有机玻璃;采用固定环——支撑杆式安装方式。(4)采用直径比为β=0.55的长腰内锥体进行标定实验,标定长腰内锥节流装置的流出系数,如差压信号流出系数Cd,永久压损流出系数Cp,及压损率等,初步分析长腰内锥节流装置的测量响应特性,为后期环形通道中流场与电场耦合条件下的多传感器结构优化及测量模型的建立奠定基础。