基于上游漸擴(kuò)管安裝條件的內(nèi)錐流量計(jì)性能預(yù)測(cè)
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2.5 數(shù)值仿真與實(shí)流實(shí)驗(yàn)的比較
根據(jù)仿真預(yù)測(cè)結(jié)果，針對(duì)β＝0.65的內(nèi)錐流量計(jì)，展開了在漸擴(kuò)管安裝條件下的實(shí)流實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)在天津大學(xué)流量實(shí)驗(yàn)室完成，實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)流實(shí)驗(yàn)的C-Re曲線。
圖7 仿真/實(shí)驗(yàn)C-Re曲線（β＝0.65）
2.6 誤差來源分析
（1）湍流模型輸運(yùn)各向異性導(dǎo)致預(yù)測(cè)精度存在差異，另外，在錐體尾部流動(dòng)出現(xiàn)分離，產(chǎn)生一個(gè)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(duì)旋渦區(qū)的計(jì)算精度，會(huì)直接影響差壓值計(jì)算的準(zhǔn)確度，而差壓值與流出系數(shù)值直接相關(guān)。
（2）本實(shí)驗(yàn)中采用RNG k-ε模型，該模型雖修正了湍動(dòng)黏度，并在ε方程中增加了一項(xiàng)，從而反映了主流的時(shí)均應(yīng)變率，但RNG k-ε模型仍是針對(duì)充分發(fā)展的湍流是有效的，即是高Re數(shù)的湍流計(jì)算模型，而在漸擴(kuò)安裝條件下，雷諾數(shù)較小，從而限制了預(yù)測(cè)精度。
3 評(píng)價(jià)方法與建議的直管段長(zhǎng)度
通常將附加不確定度Δσ和平均流出系數(shù)相對(duì)誤差δc珋作為安裝條件的主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)Δσ與δc珋均小于0.5％時(shí)，認(rèn)為漸擴(kuò)管安裝條件對(duì)內(nèi)錐流量計(jì)的影響可忽略，直管段長(zhǎng)度適當(dāng)；當(dāng)δc珋≥1％或Δσ和δc珋均大于0.5％時(shí)，直管段長(zhǎng)度不適當(dāng)；當(dāng)Δσ、δc珋兩者之一遠(yuǎn)小于0.5％，另一值在0.5％～1％之間，此時(shí)直管段長(zhǎng)度需謹(jǐn)慎使用。
根據(jù)以上評(píng)價(jià)方法，仿真預(yù)測(cè)結(jié)果表明：β值為0.45，0.65時(shí)的上游漸擴(kuò)管直管段長(zhǎng)度為1D；對(duì)于0.85的內(nèi)錐上游漸擴(kuò)管直管段長(zhǎng)度最少為2D。
本研究中，通過仿真預(yù)測(cè)并對(duì)β值為0.65的內(nèi)錐流量計(jì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)根據(jù)天津大學(xué)流量實(shí)驗(yàn)室水流量實(shí)驗(yàn)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(guó)MCC.公司給出的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，如表3。
表3 仿真/實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果與美國(guó)MCC.公司數(shù)據(jù)的比較
4 結(jié)論
開展了基線實(shí)驗(yàn)和上游漸擴(kuò)實(shí)驗(yàn)兩類研究，涉及3種節(jié)流比，仿真和實(shí)驗(yàn)一共進(jìn)行了15組。將平均流出系數(shù)相對(duì)誤差與附加不確定度作為上游漸擴(kuò)管對(duì)內(nèi)錐流量計(jì)性能影響的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。仿真預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，并與國(guó)外相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)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(zhǎng)度為1D，而β值為0.85所需直管段長(zhǎng)度最小為2D的結(jié)論。(end)
評(píng)論