超聲波流量計(jì)基于CFD最優(yōu)聲道位置的探討 二
近年來, 建立在經(jīng)典流體動(dòng)力學(xué)和數(shù)值計(jì)算方法基礎(chǔ)上的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(簡(jiǎn)稱CFD) 在解決各種復(fù)雜流動(dòng)和傳熱問題時(shí)表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)[ 912] , 它兼具理論性和實(shí)踐性的雙重特點(diǎn), 能夠避免實(shí)驗(yàn)中存在的模型尺寸、流場(chǎng)擾動(dòng)、測(cè)量精度、經(jīng)費(fèi)投入等困難, 在航空航天、汽車設(shè)計(jì)、渦輪機(jī)設(shè)計(jì)等方面都有廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)時(shí)差法超聲波流量計(jì)方形管道中不同的聲道位置, 采用CFD計(jì)算獲取管道內(nèi)的流場(chǎng)信息并通過數(shù)值計(jì)算獲得不同聲道下K系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律, 并選擇K 系數(shù)隨雷諾數(shù)變化最小的聲道為最優(yōu)聲道。
2基于CFD的K系數(shù)計(jì)算方法
超聲波聲道布置為V反射型，通常, 隨著聲道位置的不同, K值差異較大且會(huì)隨雷諾數(shù)變化而變化, 這不利于流量補(bǔ)償計(jì)算及測(cè)量精度的提高。因此, 利用CFD找出K值穩(wěn)定性最好的聲道位置有利于簡(jiǎn)化補(bǔ)償計(jì)算和提高精度。
采用CFD研究不同聲道上K值隨雷諾數(shù)變化而變化規(guī)律的過程如下: 首先在管道截面上劃分出不同的超聲波傳播途徑, 為便于計(jì)算結(jié)果的推廣利用, 采用超聲波路徑到管道截面中心的距離與管道特征尺寸的比值來描述聲道位置。對(duì)于方形管道, 其特征尺寸為其截面邊長(zhǎng)的一半。
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