基于上游漸擴管安裝條件的內(nèi)錐流量計性能預測
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2.5 數(shù)值仿真與實流實驗的比較
根據(jù)仿真預測結(jié)果，針對β＝0.65的內(nèi)錐流量計，展開了在漸擴管安裝條件下的實流實驗研究。實驗在天津大學流量實驗室完成，實驗時根據(jù)實驗裝置的現(xiàn)有能力盡可能拓展了雷諾數(shù)范圍。圖7為＝0.65數(shù)值仿真與實流實驗的C-Re曲線。
圖7 仿真/實驗C-Re曲線（β＝0.65）
2.6 誤差來源分析
（1）湍流模型輸運各向異性導致預測精度存在差異，另外，在錐體尾部流動出現(xiàn)分離，產(chǎn)生一個較大的旋渦區(qū)，而錐體尾部的取壓口恰好位于旋渦區(qū)中。因此，對旋渦區(qū)的計算精度，會直接影響差壓值計算的準確度，而差壓值與流出系數(shù)值直接相關(guān)。
（2）本實驗中采用RNG k-ε模型，該模型雖修正了湍動黏度，并在ε方程中增加了一項，從而反映了主流的時均應(yīng)變率，但RNG k-ε模型仍是針對充分發(fā)展的湍流是有效的，即是高Re數(shù)的湍流計算模型，而在漸擴安裝條件下，雷諾數(shù)較小，從而限制了預測精度。
3 評價方法與建議的直管段長度
通常將附加不確定度Δσ和平均流出系數(shù)相對誤差δc珋作為安裝條件的主要評價標準。當Δσ與δc珋均小于0.5％時，認為漸擴管安裝條件對內(nèi)錐流量計的影響可忽略，直管段長度適當；當δc珋≥1％或Δσ和δc珋均大于0.5％時，直管段長度不適當；當Δσ、δc珋兩者之一遠小于0.5％，另一值在0.5％～1％之間，此時直管段長度需謹慎使用。
根據(jù)以上評價方法，仿真預測結(jié)果表明：β值為0.45，0.65時的上游漸擴管直管段長度為1D；對于0.85的內(nèi)錐上游漸擴管直管段長度最少為2D。
本研究中，通過仿真預測并對β值為0.65的內(nèi)錐流量計進行了實驗驗證，實驗根據(jù)天津大學流量實驗室水流量實驗裝置的現(xiàn)有能力，盡可能拓展了雷諾數(shù)的范圍。本研究結(jié)果與美國MCC.公司給出的結(jié)果進行了對比，如表3。
表3 仿真/實驗研究結(jié)果與美國MCC.公司數(shù)據(jù)的比較
4 結(jié)論
開展了基線實驗和上游漸擴實驗兩類研究，涉及3種節(jié)流比，仿真和實驗一共進行了15組。將平均流出系數(shù)相對誤差與附加不確定度作為上游漸擴管對內(nèi)錐流量計性能影響的主要評價指標。仿真預測結(jié)果和實驗結(jié)果吻合，并與國外相關(guān)實驗數(shù)據(jù)進行了對比，給出了不同的研究結(jié)論。在本研究雷諾數(shù)范圍內(nèi)，研究得出了β值為0.45，0.65所需直管段長度為1D，而β值為0.85所需直管段長度最小為2D的結(jié)論。(end)
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