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水表和涡轮流量计内部流动的数值模拟

杜正  
【摘要】:无论水表还是涡轮流量计都是传统的流量测量仪表,它们使用面较广、使用量较大,是关系现代生产、民生和国家发展的重要计量器具。在水和天然气资源日益短缺的形势下,对水和天然气进行计量的流量测量仪表需要具有低损耗、高精度的特性。对于水表或涡轮流量计,提升其品质是非常重要的。 本文以WS-80垂直螺翼式水表,CNiM-TM-100-G400和CNiM-TM-80-G160气体涡轮流量传感器为研究对象,采用CFD方法对其内部流动、压力损失、流量与叶轮转速进行深入研究,从而为以后的优化设计提供参考和指导。本文的主要工作如下: (1)建立WS-80垂直螺翼式水表三维简化模型,采用Fluent对水表的内部流场进行数值模拟,进而分析该水表进出口两端的压损情况,之后将计算值与实验值进行比较来验证数值计算结果的正确性。 (2)综合考虑水表简化时的侧重点,对下整流器进行单独研究,采用数值模拟的方法研究下整流器几何结构的改变所带来的压损变化情况。 (3)根据下整流器几何结构改变后对压损的影响,建立水表三维完整模型,采用Fluent对其内部流场进行数值模拟,然后分析其压力损失,最后将完整模型计算值与简化模型计算值、实验值进行对比验证。 (4)建立CNiM-TM-100-G400和CNiM-TM-80-G160两种型号的气体涡轮流量传感器的三维计算模型。采用Fluent对两种型号的气体涡轮流量传感器的内部流动进行数值模拟,然后根据内部流场信息,分析压力损失情况并与实验值进行比较验证。 (5)利用Fluent的用户自定义函数(UDF)接口,引入动网格技术,编写C程序来动态计算水表完整模型中叶轮在给定流量下的转速,将计算结果与实验结果进行了比较和验证。 (6)应用PumpLinx研究水表流量与叶轮转速的关系,将计算结果与实验结果进行了比较和验证。


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