基于CFD的锥管浮子流量计结构优化.pdf

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1、9O传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第3期，、、0t≯设计与制造。。p。基于CFD的锥管浮子流量计结构优化朴立华，张涛，马艳芳，王军朋(1．天津大学过程检测与控制重点实验室，天津300072；2．石家庄铁路职业技术学院。河北石家庄050041)摘要：针对量程上限为100m。／h的DN100金属锥管浮子流量计存在的压力损失大、稳定性差、加工难度大、造价高等问题，应用计算流体动力学(CFD)方法，设计并优化浮子流量计的结构参数。利用GAM—BIT的SizeFunction功能加密网格，提高计算精度，利

2、用“浮子受力平衡度误差分析法”逐步调整入口流速，对浮子流量计的三维流场进行数值计算。结果表明：采用CFD数值计算与物理实验相结合的方法设计和优化浮子流量计，既达到了预期的设计目标，又可以改善浮子流量计的性能，同时减少了设计周期和设计成本。关键词：浮子流量计；计算流体动力学；优化；物理实验中图分类号：TH814文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)03-0090-04StructuraloptimizationofmentalconerotameterbasedonCFDPIAOLi—hua，ZHANGTao，MAYan—fang，WANGJun．peng(

3、1．KeyLaboratoryofProcessMeasurementandControl，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．ShijiazhuangInstituteofRailwayTechnology，Shijiazhuang050041，China)Abstract：Aimingattheproblemsoflargepressureloss，poorstability，difficulttoprocess，highercost，etc，whichwereexistingintheDN100metalconerotam

4、cterofrangelimitof100m。／h．【hecomputationalfluiddynamics(CFD)methodisemployedtodesignandoptimizethestructuralparametersofrotameter．Numericalcalculationisconductedforthe3Dflowfieldoftherotameter．Toimprovethecomputationalprecision，thesizefunctionfeatureofGAMBITisusedtogetdensermesh．Theerrora

5、nalysismethodofthefloatforcedbalanceisadoptedtoadjusttheinletflowrate．TheresultsshowthatdesignandoptimizationoftherotameterusingthemethodofCFDnumericalcalculationwhichcombinesphysicalexperimentcannotonlyachievethedesireddesigngoals，butalsoimprovetheperformanceofrotameter，whilereducingthed

6、esigncycleanddesigncosts．Keywords：rotameter；computationalfluiddynamics(CFD)；optimization；physicalexperiment0引言年，德国学者BueckleU等人首次将CFD引入玻璃管浮子浮子流量计结构简单、压力损失小、特性稳定、应用面流量计研究中，并采用先进的激光多普勒测速技术进行实广，特别是金属管浮子流量计，工作可靠，是过程控制领域验测试，结果表明两者具有较好的一致性】。国内在这重要的流量仪表之一。目前，为了降低能耗、提高效益，工方面也进行了长期探索，2004年，天津大学的徐英等

7、人应业界对流量计的测量范围、精度等级等性能的要求越来越用CFD技术对浮子流量计的三维流场进行了数值研究J，高。对于产品的改型，传统上主要是以伯努利方程和连续然而其工作没有考虑浮子流量计的全部结构，仿真结果不性方程为依据，依靠生产者的经验以及反复实验进行。然能反映流体的实际流动形态，也没有将研究成果直接转化而，由于浮子流量计结构复杂、各结构参数之间相互关联，为产品。利用传统方式改型成本高，周期长，给新产品开发带来较大本文利用CFD方法建立与浮子流量计的结构型式完困难。计算流体动力学(computationalfluiddynam