超声波反射装置对超声波流量计过流通道内水流特性的影响(2)

时间:2020-03-27 来源:
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4.1反射片与流通路内壁间隙对水流特性的影响
超声波反射片与流通路管壁之间的间隙从3D/28变化了7D/28时的各声道的k系数的值、不同间隙的k值的标准偏差。
如果反射片与流动壁面之间的间隙不同,则各个声道的k值的大小不同,但变化的规律大致一致。 k系数曲线在第二条声音信道附近相交,即在第二条声音信道(距离中心轴线2D/28的声音信道)附近稳定k值*,并且不会随着间隙的改变而急剧地改变。
从间隙不同的情况下的k系数的标准偏差的变化模式可知,反射片与流通路壁面的间隙越大,k系数的标准偏差越小,即从中心轴线到外缘的声道间的k系数的变动越小的情况下的反射片的结构优选。 这是因为,反射片与流通路壁面的间隙越大,反射片的直径越小,反射片对通路内流体的干扰作用越小,流体在入口反射片中流动时的速度分布变得比较平滑,各声道上的线速度变动变小。 间隙为7D/28时,等速线的数值分别为2. 27 m/s、2. 06 m/s、1. 86 m/s、1. 73 m/s、1.68 m/s的间隙为3D/28时,等速线的数值分别为2.96m/s、2.69 m/s、2. 13 m/s、2. 01 m/s 1. 94 m/s、1. 82 m/s、1.73 m/s、1.62 m/s,间隙为7D/28时,反射片间等速线的分布更稀疏,可见速度梯度的变化小.
4.2反射片间距离对水流特性的影响
超声波反射片的中心轴线上的距离l为35D/14、40D/14、45D/14、50D/14时的k系数的分布规则和标准偏差的模拟计算结果如图10、图11所示。
根据这个结果,可以发现当反射镜在中心轴上的距离l变化时,k系数在各声音路径上的分布规则几乎相同。 在不同基于轮的反射板中,其k系数曲线在第二条声道(即,与中心轴线相距2D/28的声道)附近*较小,并且不会随着反射板的基于轮的改变而急剧改变。
当反射板的轴向距离减小时,k系数的标准偏差变小。所以,当选择较大的l值时,各声音路径之间的k系数值的变化变小。 这是因为,流体在入口的反射片中流动时,反射片相对于其干扰产生涡流,因此消除涡流需要距离,增大l的值时,反射片的干扰产生的涡流被有效地消除,两个反射片之间的流体流动相对稳定。 *大轮基座等速线如图12(a )所示,*大速度(图中的数字1所示的等速线)和*小速度(图中的数字6所示的等速线)分别为2.45m/s、1.78m/s,*小轮基座的等速线如图12(b )所示,*大速度和*小速度分别为2.45m/s、1.45 m/s 当轮座为50D/14时,与轮座为35D/14时相比,反射片间等速线分布相对稀疏,能够看到速度梯度4.3通过流路截面积减少对水流特性的影响
根据以上的研究,采用与壁面的间隙为D/4、轮基为L=25D/7的反射片,流通路的构造不变,将该构造记为M1.除了M1以外,从通路的中心开始的截面为15D/14且过度倒角45°而内径为5D/7的通路设为M2,通路结合如图4所示。 计算的结果是,与上述研究获得的两个*优良结果(仅采用D/4间隙和25D/7的轴向距离,并且分别被标记为M3和M4 )相比,在图13和14中示出了四个结构的反射器设备的k系数分布之间的和k系数基准差。
根据上述结果可以发现,在第二和第三声音路径(距离中心轴线的d/14,3 d/28 )附近,反射板的尺寸与不同信道结构中的k系数曲线之间的差较小,即,因反射信道结构引起的k系数中的变化较小。 通过减小流路的截面积,即采用渐变流路,能够明显减小反射片间的各声音流路的k系数的变动,减小标准偏差。 这是因为采用渐变通道时,由于过流面积的减少,流线密集,流体微块之间的剪切力增大,流体流动更稳定,渐变通道对流体流动发挥良好的整流作用。 类似地,从等速线图可以看出,当采用渐变信道时( M2,如图15所示),超声波流量计中的两个反射板之间的等速线的分布比不采用渐变信道时( M4,如图12(a所示)缓慢,并且速度梯度小。
4.4采用优声道k系数随流量的变化曲线
根据上述分析的结果,*声优电路,即选择M2计划计算k系数,不同流量点的k系数分布如图16所示。 图中还显示了使用u型反射体超声波流量计实验测定的k系数曲线的变化规律,其中*小流量点0.01m3/h在实验台的精度问题上没有给出。
流量超过0. 3 m3/h时,k系数大致呈直线状。 实验测量得到的k系数曲线的变化规律与计算得到的基本一致。
五个结论
本文采用CFD法,根据各声道的k系数及其标准偏差,研究了超声波反射装置对超声波流量计流道内水流特性的影响。 得出以下结论:
1 )对于不同间隙、不同的轮座和不同的通路结构的反射片,由于k系数*在反射片的中心轴线D/14~3D/28 (第2~3条的音响电路)的范围内稳定,*优异的音响电路应该选择在该范围内
2 )超声波反射片与流通管的管壁之间的间隙值越小,反射片之间的各音响路径的k系数之差越小,通过增大反射片之间的距离,能够减弱入口反射片对流体的干扰,使反射片之间的流体的流动相对稳定3 )在入口反射板和出口反射板之间采用渐变通道具有减小反射板之间的声道的k系数的值之间的差的效果
4 )显示的是*优声路上不同流量点的采用k系数的变化曲线,在0.3m3/h的流量点以后几乎没有变化。 与实验结果基本一致,为超声波流量计流量补偿提供理论基础。