Обобщенные зависимости для отклонения коэффициента истечения диафрагмы при наличии возмущений, создаваемых осесимметричными местными сопротивлениями

• Автор: Николаев, Николай Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ПУБЛИКАЦИЙ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ВЛИЯНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА НА МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУЖАЮЩИХ
УСТРОЙСТВ
§ 1.1. Исследование влияния возмущений, создаваемых МС на метрологические характеристики расходомеров переменного
перепада давления
§ 1.2. Применение численных методов для исследования течения в расходомерах переменного перепада давления и за местными
сопротивлениями
§1.3. Постановка задачи исследования*
Глава 2. ФИЗИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ТЕЧЕНИЯ. ВЕРИФИКАЦИЯ МОДЕЛИ
§ 2.1. Физическая и математическая модель объекта исследования
§ 2.2. Моделирование параметров турбулентности
2.2.1. Модели турбулентности семейства к-а>
2.2.2. Дискретизация уравнений и алгоритм решения
§ 2.3. Геометрические модели сетки, граничные условия, профили
на входе
§ 2.4. Результаты методического исследования
Глава 3. ВОЗДЕЙСТВИЕ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ НА
ПАРАМЕТРЫ ПОТОКА ПЕРЕД ДИАФРАГМОЙ
§ 3.1. Деформация потока конфузорами
§ 3.2. Деформация потока диффузорами
§ 3.3. Деформация потока внезапными расширениями
§ 3.4. Деформация потока за внезапными сужениями
Глава 4. ВЛИЯНИЕ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ НА МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТНОЙ
ДИАФРАГМЫ
§4.1. Зависимость отклонения коэффициента истечения от стандартного значения от расстояния между местным
сопротивлением и диафрагмой
§ 4.2. Влияние геометрических параметров местного сопротивления
и относительного диаметра диафрагмы
§ 4.3. Обобщающие параметры для отклонения коэффициента
истечения от стандартного значения
§ 4.4. Влияние числа Рейнольдса и относительного диаметра
диафрагмы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Большинство расходомеров для обеспечения заданной точности измерений требуют специальных условий, налагаемых на поток как перед, так и за расходомером. В наибольшей степени это требование относится к расходомерам переменного перепада давления (РППД). Стандартными условиями, в которых определяется коэффициент истечения, для этих расходомеров служит полностью развитое турбулентное течение, при-сформировавшемся профиле скорости. Эмпирические уравнения; по которым определяют коэффициент истечения для любого РППД, получены и справедливы только в та: ких условиях.
Отклонение параметров потока от стандартных условий вызывает появление дополнительной неопределенности коэффициента* истечения, которая, зависит от структуры , потока, относительного диаметра сужающего устройства (СУ), числа Рейнольдса и др. Генераторами возмущений потока являются различные местные сопротивления (МС), за которыми течение сильно отличается от развитого турбулентного.
Изучению влияния параметров потока на метрологические характеристики посвящено огромное количество публикаций. На основе многочисленных исследований выработаны рекомендации по установке расходомеров и требования к параметрам потока. Многие из этих рекомендаций и требований включены в стандарты, как Российские [1 - 4], так и международные [5]. Например, ГОСТ требует определенных длин прямолинейных участков перед и за расходомером или, при сокращении длин, налагает дополнительную погрешность измерений. Однако, в практике измерений расходов жидкостей и газов очень часто встречаются нестандартные применения расходомеров. Это вызвано многими причинами, среди которых не последнее значение имеет требование очень большой длины предвклю-ченных участков трубопровода, достигающих нескольких десятков калибров,

принято решение ограничиться решением задач с осевой симметрией, которые допускают 20 постановку.
Ограничение по ресурсам вычислительной системы (персональный компьютер) потребовало сузить круг типов рассматриваемых МС только такими МС, которые создают симметричные возмущения. К этим МС относятся МС с осевой симметрией: конфузоры, диффузоры, внезапные сужения, внезапные расширения и сварные швы.
Для нахождения параметров, с помощью', которых можно провести-обобщение влияния большого числа геометрических и режимных параметров, МС на отклонение коэффициента истечения следует воспользоваться1 теми параметрами, которые предлагались в ряде публикаций [11, 12, 15, 35]. Для этого необходимо:
- получить необходимый объем данных ,по зависимости отклонения коэффициента истечения для выбранных типов. МС на разных расстояниях между МС и СУ, влияния изменения геометрических характеристик МС, относительного диаметра СУ и числа Рейнольдса;
- установить закономерности влияния возмущений, создаваемых МС на структуру потока в окрестности СУ в зависимости от указанных геометрических и режимных параметров;
- установить закономерности изменения обобщающих параметров и выяснить существуют ли однозначные зависимости между этими параметрами;
- на основе проведенных исследований получить обобщающие параметры для зависимости отклонения коэффициента истечения о стандартного значения в условиях возмущений; создаваемых МС.
Из всех представленных в стандарте типов СУ наиболее распространенным является стандартная диафрагма. Этот вид СУ применяется в подавляющем большинстве коммерческих средств измерений расходов жидкостей и газов. Стандартная диафрагма обладает геометрией, которая создает большие сложности при численном исследовании — наличие острых кромок, об-