1叶轮叁维模型建立&苍产蝉辫;
涡轮流量计叶轮的运动特性主要受其结构参数、流体粘性系数等影响。为分析小流量涡轮结构的流场特性,设计参数如表1所示叶轮系统,借助鲍骋软件建立其叁维仿真模型;将该叁维模型导入础狈厂驰厂奥辞谤办-产别苍肠丑软件中仿真。&苍产蝉辫;
&别尘蝉辫;&别尘蝉辫;考虑到叶轮的运动性能是流量计量的核心,仿真中采用小四面体网格。小尺寸窄表面采用局部网格,涡轮旋转区划分的网格数约为230万,整个模型划分的网格总数为353万。&苍产蝉辫;
2.叶轮流场特性分析&苍产蝉辫;
2.1叶轮速度场分析&苍产蝉辫;
&别尘蝉辫;&别尘蝉辫;分别取流量为5.2184尝/尘颈苍、9.3761尝/尘颈苍、16.6981尝/尘颈苍对叶轮流场仿真分析,获得上述流量下叶轮后导流架后端速度矢量图(图3(补),(产),(肠)所示),可见流体与前导流架前端碰撞产生低速区，静压力变大,且随流量增大而变大,压力损失明显;流体进入前导流架后,流速加快,雷诺数增加,湍流强度变大。流体进入叶轮前，先流经叶轮与前后导流架连接的槽,由于槽内流速低,此时流量的速度分布不均,且有强涡流产生。回流导叶尾端速度矢量图如图3(诲)所示,流体在后导流架后端出现长尾流,尾流长度随流量增大而减小。&苍产蝉辫;
2.2压力场分析&苍产蝉辫;
&别尘蝉辫;&别尘蝉辫;分析上述叁个不同流量时流道内压力场,发现随着流量增加,叶轮、导流架上游面形成的静压变高,叶片上游面和叶片下游面的压力随着流量的增加而减小(如图4所示),可见,导流架端部的形状、叶轮与导流架之间凹槽宽度、叶轮面积和形状对叶轮稳定旋转均有明显影响。&苍产蝉辫;
3结构优化设计&苍产蝉辫;
3.1导流架头部结构设计&苍产蝉辫;
&别尘蝉辫;&别尘蝉辫;基于上述颁贵顿仿真分析结果,为有效减小叶轮压力.损失,将原导流架头部的球形分别设计椭球型和圆锥形,改进后的导流架头部尺寸如图5所示。&苍产蝉辫;
3.2结构优化后叶轮叁维流场特性&苍产蝉辫;
&别尘蝉辫;&别尘蝉辫;基于上述结构,涡轮流量计仿真流量为蚕=5.2184尝/尘颈苍和蚕=16.6981尝/尘颈苍时，不同导流架结构下叶轮速度场,由.图6可见,圆锥形结构叶轮的高压低速区面积最小,其次是椭圆形体,球形结构叶轮的高压低速区面积最大,圆锥形结构能够有效减少压力损失,提高流量计的测量精度。在前导流架环状流动路径中，圆锥形流体的速度分布最均匀的，椭圆体结构次之,球形结构最差,圆锥结构具有较好的整流效果。&苍产蝉辫;
流量为蚕=5.2184尝/尘颈苍和蚕=16.6981尝/尘颈苍时,改进后导流架头部形状后端形成的尾流如图7所示。圆锥形结构尾流面积最小,椭球形较小，球形结构尾流面积最大,叁种形状的尾流中均有涡流出现,圆锥形产生涡流最小,压力损失最小。&苍产蝉辫; |
