基于差压式孔板流量计的缩径管段流场数值研究.pdf

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1、基于差压式孔板流量计的缩径管段流场数值研究林棋。娄展(中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程实验室，北京102249)摘要：基于ANSYS—CFX商业模拟软件，对差压式孔板流量计的内部流场进行数值模拟研究。计算了关于孔板流量计流出系数的4个主要影响因素：流量、粘度、缩径孔厚度及截面比，得到了不同模拟工况下的内部流场变化规律，同时借助数值模拟探讨了孔板流量计的冲蚀问题。将数值模拟流出系数计算值与基本经验公式编程计算值进行对比验证，结果显示两者吻合度高，误差基本控制在5％以内。研究表明，数值模拟可作为一种孔板流量计设计及标定的辅助方法。

2、关键词：标准孔板流量计；缩径管段；流场；ANSYS—CFX；数值模拟；C语言中图分类号：TH814；TQ055．8文献标志码：A文章编号：1001—4837(2014)02—0029—09doi：10．3969／j．issn．tO01—4837．2014．02．005NumericalSimulationofReducingHpeinStandardOrificeFlowMeterLINQi，LOUChen(NationalEngineeringLaboratoryforPipelineSafety，ChinaUniversityofPe

3、troleum(Beijing)，Beijing102249，China)Abstract：SimulatingandstudyingtheinternalflowofdifferentialpressureorificeflowmeterbasedonthecommercialANSYS—CFX．Thepapertalkedaboutfourmainfactorsondischargecoefficientoforificemeter，includingflowrate，viscosity，orificethicknessanddiam

4、eterratio．Thepressuredrop，Re，dischargecoeficientvalue，distributionoftheflowfieldinvariousworkingconditionswerederived，alsotheerosionproblemoforificemeterwasexploredbymeansofnumericalsimulation．Thedischargecoefficienta—chievedfromnumericalsimulationwascomparedwithwhichfrom

5、theempiricalformula，andtheresultsbasicallytallied．withtheerrorlessthan5％．TheANSYS—CFXnumericalsimulationcanbeadoptedasasupporttoolofdesignandcertificationinorificemeter．Keywords：standardorificeflowmeter；reducingpipe；flowfield；ANSYS—CFX；numericalsimulation；Clanguage基金项目：国家

6、科技重大专项：煤层气田集输系统优化技术(2011ZX05039—002)·29·CPVT基于差压式孔板流量计的缩径管段流场数值研究Vo131．No22014动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的0引言压力差而实现流量测量，是目前生产中测量流量最成熟、最常用的方法之一¨。DPF的发展历史差压式流量计(DifferentialPressureFlowme-已逾百年，至今已开发出来的差压式流量计超过ter，简称DPF)是根据安装于管道中流量检测件30多种，其中应用最普遍、最具代表性的差压式产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的流量计有4

7、种：孔板流量计、经典文丘里管流量几何尺寸来测量流量的仪表。DPF是基于流体流计、环形孔板流量计和V锥流量计(见图1)。lll-!苎苎苎!!!!l。l—互—一lIl-～■(a)孔板流量计(b)经典文丘里管流量计(c)环形孔板流量计(d)V锥流量计图1代表性差压式流量计结构示意关于差压式流量计的数值模拟研究已有数十o+己c：。+÷己c+—己(2)年，但至今很少有将数值模拟与理论经验公式相结合，系统分析其内部流场的研究J。文中针式中p——密度，kg／nl对差压式孔板流量计，利用ANSYS—CFX软件，D——截面A处的管内径，111_结合ISO经

8、验计算公式，进行缩径管段的流场数，——截面A，日处的流速，m／s值研究；通过分析影响内部流场的主要因素，探讨cf——缩径孑L倒角处内径，Ill_设计参数的变化规律及可能存在的问题(沉积、P，P