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超聲流量計探頭安裝位置對測量影響數(shù)值仿真研究

作者： 時間：2013-10-08 來源：網(wǎng)絡 收藏

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圖8 探頭全伸時18聲道平均速度歸一化比較

由圖8可以清晰地看到，相對于5Dup18聲道的速度廓形（標準值），各流速點情況的速度廓形幾乎都低于標準值，只有v=0.307m/s時靠近管道中心的幾個聲道（聲道4、5、6、13、14、15）略高于標準值。從這個角度分析，各流速點18聲道積分得到的流量值勢必小于5Dup18聲道積分流量值，造成測量誤差均為負值。進一步分析，隨著流速逐漸增大，速度廓形趨于平緩，即靠近管道中心的幾個聲道平均速度逐漸減小，且廓形有重合的趨勢。當v=6m/s、v=8m/s時，測量誤差增大的趨勢逐漸減小且趨于穩(wěn)定（表2）。用湍流速度分布理論可以解釋這一結(jié)果：Re越大，管內(nèi)速度分布越趨于平緩，且變化越小。因此可以推論，對于探頭全伸情況，當流速大到一定程度，測量誤差將不隨來流速度變化而變化，趨于穩(wěn)定。

表2 流速增大時的仿真結(jié)果
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2.2 探頭全縮仿真結(jié)果

與前述研究方法類似，以下僅給出v=0.994m/s時最短聲道1和最長聲道5上軸向速度分布圖和聲道截面上軸向速度等值線圖，來說明探頭全縮對流場造成的影響。

由圖9可知，流體在流經(jīng)探頭位置時，由于在管壁內(nèi)側(cè)有一凹槽，流體在聲道兩端均會產(chǎn)生回流，出現(xiàn)負速度，使得沿聲道速度分布基本對稱（圖10）。此外，凹槽內(nèi)的流速相對較小，隨著探頭縮入管道內(nèi)壁的長度逐漸減小，凹槽區(qū)逐漸減小，相應低流速區(qū)域也逐漸減?。▓D10）。

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圖9 聲道截面軸向速度等值線圖

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圖10 沿聲道軸向速度分布

雖然探頭全縮時對流場的影響與探頭全伸時截然不同，但最終都會使各聲道上產(chǎn)生負速度，進而使積分流量值偏小。表3給出了探頭全縮情況時5個流速點的仿真結(jié)果。

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