阿牛巴流量计直均流流场的流量测量特性模拟

　　本节对阿牛巴流量计在直均流流场的流量测量进行数值模拟。直均流流场及阿牛巴流量计模型的计算域如图3-1所示。阿牛巴流量计各全压孔上方安装高度相同的矩形进气槽。进气槽高度为100mm。设置各矩形进气槽的进口速度相同，流体流经阿牛巴流量计各全压孔的压力基本一致，即构造出流速分布已知的直均流流场。本文仿真实验模型的网格划分采用结构化网格划分法。计算采用的网格如图3-2所示。

　　计算方法采用SIMPLE算法，数值模拟出不同进口速度直均流流场的阿牛巴流量计内部压力分布，如图3-3所示。由图3-3可知，流体流过矩形进气槽后，流经阿牛巴流量计时，在检测杆前端即全压孔开孔位置附近形成高压分布区。检测杆背流侧形成低压分布区。当改变矩形进气槽进口速度时，高低压区的压力值发生变化，但是压力分布的几何区域基本没有大的改变。仿真时发现当进口速度超过10m/s时，阿牛巴流量计的流量系数趋于稳定，故本仿真实验矩形进气槽的进口速度下限为10m/s。

　　为确定不同因子对阿牛巴流量计测量精度的影响，模拟仿真了不同直径比的阿牛巴流量计直均流时的测量特性。查DN100被测管道的阿牛巴流量计开孔直径为2mm，内腔直径为16mm，直径比为1:8。本文设计直径比为1:16、1:8、1:4三种尺寸的阿牛巴流量计。三支阿牛巴流量计上方矩形进气槽进口速度为10m/s，仿真得到各阿牛巴流量计的内部压力分布云图如图3-4所示。

　　通过对图像分析可得，不同直径比的阿牛巴流量计内部的压力分布有差别。阿牛巴流量计所有全压孔压力的算术平均值作为流场测量处的真实平均全压，简称真实值。阿牛巴流量计测量的平均全压与真实值之间的相对误差为偏离度。随着直径比的增大，测量的平均全压值与真实值的偏离度呈“先减后增”的变化趋势，得到直径比为1:8的阿牛巴流量计测量结果偏离度最小，为0.58%。

　　从表3-1中可以看出，不同直径比的阿牛巴流量计测量结果的偏离度虽有波动，但变化很小，都在0.66%范围内。即直均流流场中，均速管尺寸对其测量精度无明显影响，阿牛巴流量计直均流的测量精度高。