智能旋進旋渦流量計的結構優化方案說明

智能旋進旋渦流量計工作原理：

 

旋進旋渦流量計是基于旋渦進動現象工作的。流體流入旋進旋渦流量計后,首先通過一組由固定螺旋形葉片組成的起旋器后被強制旋轉,使流體形成旋渦流.旋渦中心為“渦核”是流體旋轉運動速度很高的區域,其外圍是環流.流體流經收縮段時旋渦加速,沿流動方向渦核直徑逐漸縮小,而強度逐漸加強.此時渦核與流量計的軸線相一致.當進入擴大段后,旋渦急劇減速,壓力上升,中心區域的壓力比周圍的壓力低,于是產生了局部回流.在回流作用下,渦核偏離中心軸像剛體一樣在擴張段壁面做螺旋進動,并且是圍繞中心軸進行的.進動頻率與流體的流速成正比.因此,測得旋進旋渦的頻率即能反映流速和體積流量的大小。

 

智能旋進旋渦流量計結構優化方案：

針對現有旋進旋渦流量計壓損大、小流量信號弱等問題,提出了結構改進和參數優化研究方案.改進對象為一個DN50氣體旋進旋渦流量計,其內部結構和寸見圖2.流量計長度為232 mm,入口管徑50 mm,收縮段長度94.2 mm,發展段管徑為36 mm、長度為35.8 mm,擴張段長為12 mm,擴張角度為60°。具體改進和參數優化研究如下：

1.起旋器葉片數量增加.起旋器原來的葉片數量是6片，考慮增加1片，同時為了保證流動面積不減小，將葉片厚度由2.5 mm變為1.5 mm。螺旋角度保持不變,仍為30°。

 

2.起旋器入口加裝導流葉片段。原有起旋器葉片在入口段沒有導流部分，葉片與來流之間夾角為60°,來流不是切向進入,會造成嚴重的流動分離.流動分離使得流動擾動和流動阻力增大。因此,改進方案中考慮把原來起旋器葉片延長并作彎曲，使得入口與來流夾角為0°,即流動切向進入,以期改善流動狀態。

 

3.關于流量計殼體參數方面，對擴張角和收縮比進行研究。如前所述,旋渦進入擴張段后急劇減速，產生了局部回流，渦核偏離中心軸打在壁面上，產生壓力脈動。因此，擴張角大小對渦核運動會產生很大影響。本文將對30°、60°和90°三種情況進行模擬計算。收縮比也是比較重要的一個參數,收縮比越大，旋渦旋轉速度增加越多，但是同時壓損將變大，而且可能造成擴張段渦核擾動對沖擊壁面的影響減低。本文考察了50∶36和50∶32兩種收縮比的情況。需要說明的是,對擴張角和收縮比參數研究時，針對的起旋器模型是加裝了導流葉片的情況。