信息摘要:
隨著科學(xué)技術的發展,為金(jīn)屬管浮子流量計的發展提供有力的支援,使得金屬管浮子流量計在電遠傳、現場指示(shì)、測量精度(dù)、量(liàng)程範圍等方麵都取(qǔ)得很大進步…
隨著科學技術的發(fā)展,為金屬管浮(fú)子流量計的發展提供有力的支援,使得金屬管浮子流量計在電遠傳、現場指(zhǐ)示、測量精度、量程範圍等方麵都取得很大進(jìn)步。浮子位置的測量方法也由(yóu)單純的機(jī)械式發(fā)展到機械式、電子式等多(duō)種測量方法。機械式在(zài)原來的基礎(chǔ)上加入了轉角變送器(qì),輸出的是差壓信(xìn)號,提高了測量精度。電子式的(de)金屬管浮子流量計則是通(tōng)過微處理器進(jìn)行信號采集、轉換(huàn)和輸出顯示。隨著加工工藝的發展與新型材料的研發(fā),金屬管浮子流(liú)量計的非常(cháng)大可耐壓到達 100MPa,非常高(gāo)耐溫 300℃,金屬管浮子流量計的具有了更廣闊的前景,更龐大的市場。
目前,生產(chǎn)金屬管浮子流(liú)量計的國外廠家主要有美國的 King 儀表公司、英國(guó)的 Platon 儀表公司、德國的 Krohne 公司(sī)、日本的東京計裝公司以及(jí)俄羅斯的廠家等。Krohne 公司生產的浮子流量計是在單純機械式的基礎上是裝有轉(zhuǎn)角(jiǎo)變送器,輸出差壓信號,是新型金屬管浮子流量計。英國 Platon 儀表(biǎo)公司的 C2076金屬管浮子流量計采用了固態傳感(gǎn)器,是可(kě)實現信(xìn)號(hào)的電遠傳(chuán)和流量累計的電子(zǐ)式金屬管浮(fú)子流量計。
相比國外,我國國內的金屬管浮子(zǐ)流量計起步較晚,但發展較為迅速。20 世紀中(zhōng)期(qī),我國上海(hǎi)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(wǒ)國製定浮子流量計的行業規範,以使浮子流量計生(shēng)產(chǎn)規範化。在國內學者(zhě)和技術人員的努力下,金屬管浮子流量計有了較為成熟的(de)、以機械式為主的產品。但與國外產(chǎn)品相比,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(fā)、製造工藝、加工(gōng)效(xiào)率等方麵,落後於(yú)國外(wài)先進(jìn)產品。
基於 CFD 方法的浮子流(liú)量計內部流(liú)場計算
目前,為了降低能耗,提高效益,工業界對流量傳感器的測量範圍和精度等級的要求日益提高。然而,傳統的產品優化上主要是(shì)依靠設計者的經驗以及實流實驗進行驗證分析,該方法成本高、周(zhōu)期長。因而,在浮子流量傳感器設計(jì)中,引入了計算流體動力學(computational fluid dynamics, CFD)。利用 CFD 方法對浮子流量傳感器內部流場進行(háng),數值模擬,不僅能(néng)通過實驗和仿真結果進(jìn)行分析評價浮(fú)子結構設計,而且還可以分析得到的微觀流場的(de)速度(dù)分布、流動分離以及壓力分布等多方麵的數據,成本低、周期短、提(tí)供信息詳實[10-14]。
德(dé)國學者 和 Durst.F首次(cì)將 CFD方法引入浮子流量傳(chuán)感器研究之(zhī)中,證(zhèng)明了 CFD 計算與 LDA 實驗測試結果具有很好的一致性,同時分(fèn)析了數值計算和實驗數據之間有差異的原因。經過他們的研究實驗證明,計算流體力學方法可以用(yòng)於(yú)分析浮子流量傳感器的內部微觀流(liú)場(chǎng)以及受力,在此(cǐ)基(jī)礎上,越來越多的科學家將 CFD 方法作為進行科學研究的重要手段(duàn)。
徐英采用計算流(liú)體力學(CFD)方法,使用標準 K-ε模型為(wéi)計(jì)算模型,對浮(fú)子流(liú)量計的仿真模型(xíng)進行了深(shēn)入、細致(zhì)的分析,利用“浮子受力平衡度誤差分析法”控製計算精度,詳細、科學的研(yán)究了浮子流量計的內部受力及流(liú)量值等微觀信息。
葉佳敏[20,21]等對水平式以(yǐ)及豎直(zhí)式安裝金屬(shǔ)管浮子流(liú)量(liàng)計三維(wéi)流場進(jìn)行了仿真研究(jiū),並通過將仿真結果與物理實驗結果比對(duì),驗證和修(xiū)改初樣設計。
蘇鋒[22]對測量低粘度流體介質(zhì)金屬管浮子流量計(jì)進(jìn)行了仿真研究,分析了浮子受力,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理實驗比對,證明該仿真模型滿足金屬管浮(fú)子流量計設計的需要。
利俊[23]等設計(jì)了安放在流量計內部(bù)的列狀整流器,比較分析了安裝不同整流器的內部流(liú)場變化(huà)和仿真結果,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(kǒu)徑錐管浮子流量傳感的結構設計與優化(huà),並在利用實驗與(yǔ)仿真結合的情況(kuàng)下,提出(chū)了(le)雙錐型孔板浮子流量傳感器設計,大大提高了孔板浮子流量傳感器的線性度,改善壓損情況。
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