涡街流量传感器动态压力场分布特性.pdf

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第45卷第10期
机械工程学报
Vo1.45No.10
2009年10月
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
Oct
DO:10.3901/JMIE.2009.10.101
涡街流量传感器动态压力场分布特性
贾云飞孔德仁
(南京理工大学机械工程学院南京210094)
摘要:利用数值计算的方法,实现对涡街流量传感器中压力场动态分布特性的研究。数值计算采用湍流理论中的kτ模型并
结合CFD技术进行,以 SIMPLE算法解离散控制方程。数值计算得到的旋涡脱落频率与试验结果相近,误差不超过7%,证
明数值计算方法的有效性,并在此基础上通过对涡街流场中压力场分布特点的分析,给出检测旋涡信号的最佳区域。从分析
旋涡在流场中动态变化过程入手,深入探讨引发压力场变化规律的流场内部机理
关键词:涡街流量传感器旋涡发生体数值计算压力场信号强度
中图分类号:TH814
Distributing Characteristic of Dynamic Pressure Field of Vortex Flowmeter
JIA Yunfei KONG Deren
School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094
Abstract: Distributing characteristic of dynamic pressure field in vortex flowmeter is investigated by using numerical method. The
k-e model in turbulence theory and the computational fluid dynamics(CFD)technology are used for this numerical calculation
SIMPLE algorithm is taken to solve the discrete control equation. The vortex shedding frequency obtained from numerical calculation
is close to the test result, and the error is less than 7%, which proves the effectiveness of the numerical method. On this basis, through
the analysis of the distributing characteristic of pressure field in the vortex flow field, the best region for detection of vertex signal is
given. Starting with the dynamic change process of vertex in the flow field, the internal mechanism of flow field that incurs the
Id is deeply dis
Key words: Vortex street flowmeter Vortex generator Numerical calculation Pressure field Signal intensity
本文以数值计算与试验相结合的方法对涡街流
0前言
量传感器内部压力场的变化规律进行了研究,通过
分析不同区域内压力信号的强度以及稳定性给出了
涡街流量传感器在流量计量中应用广泛,但由涡街流量传感器内部检测压力信号的最佳区域。
于其原理涉及到复杂的钝体绕流现象,因此对它的
利用数值计算得到丰富的内部流场信息,通过
研究远未成熟,需要在钝体绕流发生的机理上不断对旋涡生成、脱落、衰减规律的分析,解释了造成
地硏究来进一步提高涡街流量传感器的性能!2
流场内压力信号强度、稳定性随检测測点位置而变化
目前涡街流量传感器大多采用通过获得流场中的内部机理。
压力动态变化的频率进而获得流体流量的原理研制
而成,但研究者发现涡街流场中的压力分布特性1数值计算
会随着旋涡的脱落过程而变化的,压力检测点设置
的位置不同会影响到测量的结果。 SAFFIMAN等?
在对运动流体的数值计算中,最直接也最为准
通过试验认为旋涡的强度会因为能量的耗散而慢慢确的方法是直接通过瞬时的 Navier- Stokes方程对流
衰减: PANKANIN?对圆柱发生体后不同位置的涡场进行计算,但这种方法所需要的网格数量巨大,
街信号进行了研究
其计算量一般计算机难以承受刚,因此这里尝试采
用了目前使用较为广泛的雷诺平均法1?对涡街流
20081203收到初稿,20090523收到修改稿
量传感器内部流场进行计算。