基于上游漸擴(kuò)管安裝條件的內(nèi)錐流量計(jì)性能預(yù)測(cè)
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圖2 內(nèi)錐流量計(jì)三維模型及網(wǎng)格剖分（局部）
2.2 湍流模型與邊界條件
對(duì)比目前常見的湍流模型，標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型在科學(xué)研究及工程領(lǐng)域獲得了最廣泛的檢驗(yàn)與成功應(yīng)用，但當(dāng)應(yīng)用于強(qiáng)旋流、彎曲壁面流動(dòng)或彎曲流線流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的失真。楊勝等在對(duì)汽車外部流場(chǎng)仿真研究中，比較了spalart-Allmaras-方程模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和RsM模型的預(yù)測(cè)結(jié)果后，認(rèn)為RNG k-ε模型的預(yù)測(cè)性能要強(qiáng)于其余的4種模型。因此研究中采用RNG k-ε模型計(jì)算流場(chǎng)，利用有限體積法實(shí)現(xiàn)控制方程的離散化，采用sIMPLE算法進(jìn)行求解。根據(jù)GAN等的研究，在仿真時(shí)，除壓力項(xiàng)采用二階迎風(fēng)格式外，其余都利用了QuiCk格式進(jìn)行離散。亞松弛因子采用FLUENT軟件的默認(rèn)值，實(shí)踐證明其收斂效果比較好，殘差收斂精度設(shè)為10-5。計(jì)算時(shí)選取5個(gè)流速點(diǎn)，方向取入口面的法線方向。其中100MM口徑內(nèi)錐流量計(jì)仿真湍流參數(shù)如表2所示。
表2 100MM口徑內(nèi)錐流量計(jì)仿真湍流參數(shù) 
（1）湍動(dòng)能k求解
湍流強(qiáng)度依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算
（2）湍流耗散率ε的求解
2.3 計(jì)算結(jié)果
流出系數(shù)C是內(nèi)錐流量計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)之一，對(duì)于不可壓縮流體，流出系數(shù)C定義為內(nèi)錐流量計(jì)中實(shí)際流量與理論流量的比值。根據(jù)能量守恒定律和質(zhì)量守恒定律，可以推導(dǎo)出C的計(jì)算公式為
通過點(diǎn)表面積分法，對(duì)數(shù)值仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，計(jì)算錐體上下游的壓力差，并根據(jù)公式（4）計(jì)算出流出系數(shù)。圖3即為3種β值在上游漸擴(kuò)管安裝條件下流出系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系曲線。
圖3 C-Re曲線
2.4 壓力場(chǎng)分析
以β＝0.45，入口流速υ＝0.2M/s為例，提取錐體上游和下游局部壓力場(chǎng)云圖，分析上游不同直管段長(zhǎng)度對(duì)上、下游壓差的影響。壓力場(chǎng)云圖如圖4～6所示。
評(píng)論