基于CFD的差压式气动量仪主、测喷嘴流场分析及参数优化

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1、2012年6月机床与液压Jun．2012第40卷第11期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．11．011基于CFD的差压式气动量仪主、测喷嘴流场分析及参数优化宁会峰，杜敏娟，龚俊，李昊(兰州理工大学机电工程学院数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州730050)摘要：提出一种基于CFD的差压式气动量仪主、测喷嘴流场分析方法，通过气体流动速度云图及压力云图直观地分析气体流动状态，为其参数优化提供依据。绘制差压气路特性曲线，对气动变换环节的各主要参数进行优化。

2、该方法为差压式气动量仪的设计提供了参考。关键词：CFD；差压气路；流场分析；参数优化中图分类号：TH138．7文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)11—036—4AnalysisoftheFlowFieldintheLordandMeasuringNozzlesandParameterOptimizationoftheDiferentialPressurePneumaticGaugeBasedontheCFDNINGHuifeng。DUMinjuan，G0NGJun，LIHao(KeyLaboratoryofDigitalManufacturing

3、TechnologyandApplication，TheMinistryofEducation，SchoolofMechanicalandElectronicalEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050．China)Abstract：Theflowfieldanalysismethodaboutofthelord，measuringnozzlesofdifferentialpressurepneumaticgaugewaspro—posedbasedonCFD．Throughthegas

4、flowspeedcontourandpressurecontour，gasflowconditionwasanalyzedtoprovidebasisfortheparametersoptimization．Thecharacteristiccurvesofdiferentialpressuregaspathweremapped，andthemainparametersinpneumatictransformlinkwereoptimized．Thismethodprovidestheoreticalreferenceforthedesignofdifferent

5、ialpressurepneumaticgauge．Keywords：CFD；Diferentialpressuregaspath；Flowfieldanalysis；Parameteroptimization气动测量是一种非接触式测量，精度高、测压式两种测量方法。单纯压力式测量有它的缺点，即量力小、对被测工件有自洁作用，不受工件表面材质对气源要求过高，否则当喷嘴与工件之间的距离改变的影响。该方法以压缩空气作为介质，利用空气在管时，气源压力一旦发生波动，工作压力就会发生变道中的流量或压力随喷嘴与被测工件之间的间隙不同化，从而造成测量误差，破坏量仪的稳定性。而而改变的

6、特性，将尺寸量或位移量转化为流量变化或采用差压式测量就可解决这一问题，并能改善量仪的气压变化信号，从而实现测量。但是由于喷嘴尺寸较性能。所以作者采用差压式测量技术。小，且基于此小尺寸的空气射流情况复杂，气动测量差压式气动测量气路原理图如图1所示。中主、测喷嘴孔径等参数的配比选择一直是个难点。而主、测喷嘴的孔径配比又对测量的精度和灵敏度有巨大影响，因此对差压式气路流场进行分析，优化气动测量中的主、测喷嘴孑L径等参数对于气动测量来说意义重大。通过建立气动量仪参数设计的理论模型，利用CFD软件强大的流场分析、流场计算和流场预1一气源2一过滤器卜进气阀4一稳压器5、6-节流

7、孔测等功能可以分析并且显示发生在流场中的现象，在8一调节阀9一喷嘴挡板机构l0一硅压阻差压传感器比较短的时间内，能预测模拟对象性能，并优化各种图1差压式气动测量气路原理图参数。由气源1来的压缩空气经过滤器2、进气阀3和1差压式气动测量的基本原理稳压器4后，具有恒定的压力P，分为两路流动：一1．1差压式气路系统路经节流孔6通过喷嘴挡板机构9流入大气，另一路目前，气动在线检测系统中普遍采用背压式和差经节流孔5通过可调节阀8流人大气⋯。显然测量气收稿日期：2011—05—06基金项目：国家科技重大专项(2010ZX040001—181)作者简介：宁会峰(1977一)，