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在實際工業(yè)現(xiàn)場中雙彎管的應(yīng)用比較普遍，由于空間090雙彎管會在測量管道中產(chǎn)生渦流和回流，從而對超聲波流量計的測量精度造成不利的影響。應(yīng)用CFD數(shù)值仿真分析測量管道內(nèi)流場分布情況，可以更準(zhǔn)確的獲得測量結(jié)果。圖4.8 為空間090雙彎管計算幾何模型。其中進口管段直管D=100mm，測量段管道直管D1=60mm,雙彎管彎曲半徑R=1.5D, L1為兩個彎管之間的直管段距離,本文定義L1=2D, L為彎管出口與流量計進口之間的直管段長度，本文L分別取2D、4D、6D、8D、10D、 20D、 30D和40D。在Fluent中仿真流量定義為Q=0.1m3/h、0.2m3/h、 0.4m3/h、 1m3/h、 3m3/h、5m3/h、 10m3/h、30m3/h、60m3/h、 90m3/h 和120m3/h,網(wǎng)格采用非結(jié)構(gòu)型混合網(wǎng)格，直管段采用結(jié)構(gòu)型網(wǎng)格，彎管和測量段采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)量為200萬左右; Fluent 數(shù)值仿真中邊界條件等參數(shù)設(shè)置與平面090單彎管相同。
圖4.9為DN100超聲波流量計.上游阻流件為空間雙彎管時，測量段橫向截面速度等值線圖。圖中為流量均為Q=60m3/h時，彎管出口與流量計入口之間的距離分別為L=2D、4D、6D、8D、10D和20D。由于空間雙彎管會使管道中存在渦流或回流等現(xiàn)象，因此導(dǎo)致超聲波流量計測量段內(nèi)速度分布不均勻，非理想流場速度分布引起流量測量誤差。圖4.9得出結(jié)論:在L=2D和4D時渦流所引起的速度分布不均勻情況非常嚴重，隨著彎管與測量段之間的距離越來越大時，空間雙彎管所引起的速度場分布不均勻情況有所減弱。因此從速度分布等值線圖中可以得出隨著彎管與測量段之間的距離越來越大，彎管所引起的測量誤差應(yīng)該越來越小。
圖4.10所示空間090雙彎管所引起的流量相對誤差同樣是以直管段40D時流量誤差為基準(zhǔn)，應(yīng)用公式(4-3) 計算得出。其中橫坐標(biāo)為流量測量值，采用對數(shù)表達方式，以防便觀測小流量時變化趨勢，縱坐標(biāo)為流量相對誤差，不同曲線表示兩個彎管之間直管段距離為L1=2D,不同距離L時的流量相對誤差。
從圖4.10得出結(jié)論:當(dāng)距離L相同時，即同一條曲線上，當(dāng)流量為Q= 5m3/h~120m3h時流量相對誤差趨于直線無明顯變化，當(dāng)流量為0.1m3/h~5m3/h時，隨著流量的增大,空間雙彎管所引起的流量相對誤差逐漸減小。對于相同流量點不同距離L時，距離L為20D、30D和40D時，同流量相對誤差大小相近;在彎管與測量段之間距離較小時，渦流對測量準(zhǔn)確度的影響較大，當(dāng)彎管與測量段之間距離增大到20D以后，渦流對測量準(zhǔn)確度的影響無明顯變化，但仍會產(chǎn)生流量誤差。這正好與上圖4.9所示測量段橫截面上速度分布等值線圖結(jié)論相符。
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