淺析彎管流量計流場的數值模擬

彎管流量計的測量特性主要受雷諾數、前后直管段長度、彎管的幾何形狀、取壓口方向和位置、彎管粗糙度和二次流等因素影響[ 8-10] ，情況非常復雜。所以在試驗之前，為了獲得對所測流場的一些定性分布規律，運用Fluent 軟件對彎管流量計流場進行了數值模擬。

彎管流量計幾何模型為： 彎管流道直徑為100mm；前、后直管段長度各為100 mm；彎徑比( R/ D)為3/ 2；取壓口內徑均為3 mm，長度為100 mm，傾斜角度為45b。邊界條件和初始條件為： 彎管入口設為速度入口( v elo city-inlet ) ，出口設為壓力出口( pressur e-outlet ) ，管壁設為固體( so lid) ；空氣入口流速取10m/ s。 求解器采用二維穩態顯式。

彎管流量計內流場數值模擬的結果如圖2 和圖3 所示。 總體上看，在彎管流量計內，上游流場比較穩定，流速梯度分明，下游則受二次流影響比較大，流場不太穩定；壓力從內向外遞增梯度分布十分明顯，對稱性較好，內側的測壓管出現低壓腔，外側出現高壓腔。
具體說來：

① 流經彎管的流體由進口側的等速流狀態逐漸變成由彎頭內側向外側梯度遞增的流動狀態，靠近彎管外側的流體被減速，而靠近彎管內側的流體被加速。這yi流速分布進入彎管時基本達到穩定階段，而在彎管中點45b截面處，該速度分布形式達到極限狀態，即內側流速達到大值，外側流速達到小值，如圖2所示。

②對應上述流體流過彎管的速度分布，彎管流量計內的壓力分布基本也是以45°截面為中心對稱分布，如圖3 所示。

③二次流對壓力分布的影響，主要是在彎管流量計的進、出口截面附近，但進口與出口的流體質點流速方向相反，在進口指向內側，出口處指向外側。在45°截面的前后截面，其速度向量發生轉向，因此，在45°截面附近二次流對壓力分布的影響降為接近于零的小值。

所以，為了增加差壓測量的靈敏度和減小二次流對測量的影響，本研究將取壓口的位置選取在與彎管流量計上游端面成45°夾角的地方。