摘要(yao):利用計(ji)算流體(ti)力學數(shu)值計算(suan)仿真方(fang)法，對渦(wo)街流量(liang)計 以水(shui)爲介質(zhi)進行了(le)仿真分(fen)析，得到(dao)一些流(liu)場分析(xi)結果。 由(you)渦街流(liu)量計測(ce)量原理(li)可知，隻(zhi)要在流(liu)量标準(zhun)裝置上(shang)測得儀(yi)表系數(shu)K,就可以(yi)得到流(liu)量。
1仿真(zhen)數學模(mo)型與邊(bian)界條件(jian)
1.1仿真數(shu)學模型(xing)
　　當介質(zhi)爲水時(shi)，由雷諾(nuo)數可知(zhi)，在裝置(zhi)的整個(ge)流量範(fan)圍内，流(liu)量計内(nei)部的流(liu)動爲湍(tuan)流流動(dong)。采用K-ε湍(tuan)流🔞模型(xing)，結合三(san)維不可(ke)壓縮🔞黏(nian)性流體(ti)的N-S方程(cheng)，建立封(feng)🔆閉方程(cheng)🈲組。
　　其中(zhong)湍流動(dong)能K的輸(shu)運方程(cheng)和湍流(liu)耗散率(lü)ε的輸運(yun)方🌈程分(fen)别爲
 
　　其(qi)中湍流(liu)運動黏(nian)性系數(shu)ʋt與湍流(liu)動能産(chan)生項P分(fen)别爲
 
　　式(shi)中:u一流(liu)體在軸(zhou)向坐标(biao)x的速度(du);ʋ一流體(ti)在徑向(xiang)坐标r下(xia)☁️的速度(du)。
　　以上4組(zu)方程使(shi)用CFD仿真(zhen)軟件進(jin)行壓力(li)-速度耦(ou)合，用🈲有(you)🔴限體積(ji)法進行(hang)離散處(chu)理，壓力(li)采用砌(qi)體力加(jia)權離散(san)格式，動(dong)量、湍動(dong)能與湍(tuan)動能耗(hao)散率均(jun)采用二(er)㊙️階迎風(feng)離散格(ge)式。
1.2仿真(zhen)物理模(mo)型
　　選擇(ze)DN50口徑的(de)渦街流(liu)量計，利(li)用StarCCM軟件(jian)建立渦(wo)街流量(liang)計幾何(he)模型并(bing)劃分網(wang)格，渦街(jie)流量計(ji)發生體(ti)橫截面(mian)網格如(ru)圖1所示(shi)。
 
　　爲(wei)了提高(gao)計算效(xiao)率,渦街(jie)發生體(ti)處重點(dian)加密,其(qi)他區域(yu)适當稀(xi)疏。由圖(tu)1可知，渦(wo)街發生(sheng)體所處(chu)流場網(wang)❗格均勻(yun)加密。通(tong)過加⭕密(mi)畫💚法，靠(kao)近渦街(jie)發生體(ti)的橫🆚截(jie)面網格(ge)較密，遠(yuan)離渦街(jie)發生體(ti)而靠近(jin)管壁的(de)網格較(jiao)稀疏。
2.2仿(pang)真條件(jian)設定
　　目(mu)前仿真(zhen)僅選擇(ze)不可壓(ya)縮的水(shui)爲介質(zhi)，對于不(bu)可壓縮(suo)流體水(shui)密度以(yi)實驗室(shi)測量結(jie)果爲依(yi)據。模型(xing)選擇RNGk-ε雙(shuang)方程湍(tuan)👣流模型(xing)，該模型(xing)可以很(hen)好地處(chu)理高應(ying)變率以(yi)及流線(xian)彎曲程(cheng)度較大(da)的流🤩體(ti)流動，非(fei)常适合(he)具有旋(xuan)渦脫落(luo)現象的(de)渦街流(liu)場仿真(zhen)。
2流場仿(pang)真分析(xi)
　　影響渦(wo)街流量(liang)計旋渦(wo)頻率的(de)是發生(sheng)體兩側(ce)的流速(su)U;和發生(sheng)🆚體的結(jie)構，由于(yu)發生體(ti)結構尺(chi)寸是固(gu)定的，因(yin)♉此頻率(lü)隻與U相(xiang)📐關，需要(yao)觀測在(zai)相同人(ren)口流速(su)U條件下(xia)的U變化(hua)🌈來得到(dao)頻率的(de)變化。而(er)🚶‍♀️速度的(de)變化必(bi)然會導(dao)緻流體(ti)密度的(de)變化，因(yin)此可觀(guan)測發生(sheng)體兩側(ce)的密度(du)雲圖，從(cong)而判斷(duan)可壓縮(suo)性對渦(wo)街流量(liang)計流速(su)U,的影響(xiang)，通過仿(pang)真得到(dao)不可壓(ya)縮流體(ti)水的靜(jing)壓雲圖(tu)(見圖2)、不(bu)可壓縮(suo)流體水(shui)的速度(du)雲圖(見(jian)圖3)。
 
 
　　爲判(pan)斷是否(fou)爲充分(fen)發展流(liu)動，特測(ce)量Y軸方(fang)向的力(li)(見圖4、圖(tu)5) 由圖4、圖(tu)5可知，經(jing)過一段(duan)時間後(hou)流場處(chu)于穩定(ding)狀态。對(dui)🈲圖5中🐉靜(jing)壓數值(zhi)進行快(kuai)速傅立(li)葉變換(huan)，得到3種(zhong)介質下(xia)的旋渦(wo)脫離頻(pin)率圖(見(jian)圖6)。
 
　　通過(guo)讀取圖(tu)6不可壓(ya)縮流體(ti)水的旋(xuan)渦脫落(luo)頻率圖(tu)最高🌏點(dian)的頻👉率(lü)，可得到(dao)水旋渦(wo)脫落頻(pin)率爲340Hz。
3結(jie)束語
　　利(li)用軟件(jian)實現了(le)渦街流(liu)量計在(zai)不可壓(ya)縮流體(ti)水的流(liu)場仿真(zhen)，根據卡(ka)門渦街(jie)的産生(sheng)機理，仿(pang)真出渦(wo)🙇‍♀️街流量(liang)計在不(bu)可壓縮(suo)流體水(shui)下的頻(pin)率值，爲(wei)下一步(bu)進行空(kong)氣、蒸汽(qi)計量打(da)下了堅(jian)實的🐅基(ji)礎。

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