1、PDF外文：http:/ 毕业设计（论文）译文部分 原文著作（期刊）名称： Study on the effect of vertex angle and upstream swirl on the performance characteristics of cone flowmeter using CFD 作 者： R.K. Singh, S.N. Singh*, V. Seshadri 原文出版单位： Department of Applied Mechanics 原文出版时间： April to June
2、, 2009 原文出版 地点 ： New Delhi, India 采用 CFD 锥流量计的特性研究顶角和上游漩涡对性能的影响- 文章历史： 2007 年 5 月 24 号收录； 2007 年 9 月 14 号收录在修订版中； 2008 年 12 月 2 号通过； - 关键词： 计算流体动力学 ， 锥流量计 ，流量 系数 ， 雷诺系数 ， 进气涡流 ， 锥体顶角 摘要： 对于在给定条件下优化流量计的设计， 计算流体动力学 （ CFD）是有 突出的革命性 的贡献 。通过 CFD 获 得的流通特性与实验
3、 结果 相比更 具有 广泛 性 。 在过去的研究中， CFD 软件“ FLUENT”被用于验证 研究 锥 体顶角以及上游气流 涡流对 锥 体流量计性能的影响。 不同顶角优化的流量系数 (dC)的值表明了流量系数值是独立于雷诺系数并且 会 随着顶角角度的增加而减少。 涡流的形式会扰动现场上游的 气流， 但流量系数的值依然独立于雷诺系数，其数值仅会受到涡流微弱影响。 流体的纵截面表明现场 回流区 的一对对旋式漩涡是 锥 型下降气流 。 下降气流的流速分布在 5D 的距离后趋于稳定 。 1.引言 由于 管网铺设条件的约束，工业用流量计常常受到很强的上游流体 干扰。 扰动可能
4、是流量计上游的压力值、管道弯头、管道配件、弯管等原因引起的。 传统的流量测量 设备比如 孔板流量计 、 转子流量计 、 流量喷嘴等， 因为 要求上游和下游 的最小直线长度 ， 而 不能在这种条件下使用。 多年来，在高强度的流动扰动条件下， 锥型 流量计已经成为其中一种最佳选择的流量测量设备 。 其 锥 型 结构和测压接头位置对外界震动非常迟钝。 与其他的流量测量设备相比， 锥型流量计有更好的复现性并且具有精度流量测量高 翻转比例达到 2 30:1。 除了这些优点， 锥型 流量计因为其 锥型 的设计而具有很好的耐久性及耐磨性能。其锥型的 设计通过降低高流速与初级元件的接触而使磨损（冲刷腐蚀）达到
5、了最小【 2】。Liptak【 3】 的研究指出 现场 锥型 元件的流速分布使得横剖面中心平均速度分布趋向平整。这个原因可能是因为 锥型 流量计没有满足流量计上游长直管道的长度要求。 Genisi等 【 4】提 出 锥型 创造了一个可控 湍流 区域 并 重塑了管道中的速度分 布。 由于边界层的延伸而使 气流直接避开了锥角，从而使得锥角具有抗磨损的性能。 Ifft等 5总结了即使在上游管长很短的情况下，由于不同平面的单双弯管作用， 锥型 流量计的工作性能也不会受到影响。之后， Peter等指出 锥型 流量计能同样精确的测量液体流量和气体流量。研究发现相对于基线测试，非标准测试存在微量误差（ 0.
6、5%），需要 附加测试去替代广范围的参数以评定流量计在非标准安装条件下的工作性能。 Prabhu等 指出 ， 与 其他流计量装置 的流量系数相比， 锥型 流量计 的流量 系数 对流体干扰 反应迟钝 ，抽吸需要量 也比 普通 孔板流量计 少50左右。 随着功能强大的计算机的发展，计算流体动力学（ CFD）已成为一 种用来详细阐述实验的 有效工具 而被广泛应用 。 CFD可以应用于不同行业，比如动气动力学、汽车、化工等。用 CFD对 任何流量测量设备 进行 的模拟依然是一个复杂的现象，但它提供了一个优化流量计工作性能的机会。 Buckle等 8已经证明 CFD在改进现有转子流量计设计方
7、面的能力，并强调指出 CFD可以对流动结构有更好的了解，特别是在考虑了机体周边间隙的强大的速度梯度和轴向间隙上方的回流区 之 后。 Erdal和 Anderson9指出 孔板流量计的流量预测 在 标准的 -k 模式下效率很低。 他们同时 建议 使用 更先进的湍流模型来改善这些设备的流量预测。 Puri等 10用 CFD评估 了孔板流量计 锥型 体上可变面积的迎面阻力，并尝试优化了 锥型 体的形状。 平截头体和抛物型锥顶的组合使得锥体形状成流线型。 Singh等建议针对孔板流量计可变面积应使用一种新的设计 11。 根据迎面阻力和压降 在不同路段的特点 来决定 流量计 的设计 。 Seshadri
8、等 12运用 CFD确立了在环杆系数下机体形状产生的影响，并推断环杆系数与阻塞系成反比。 对于高而细长比例的 椭圆形，环杆系数最高，并且绝对压力损失最小。 Gandhi等 13计算研究了漩涡流量计并指出旋涡流量计最好具有 60角的三角形形状的分流板或钻石形状的机体。 3 上述文献的研究 重点阐述了 CFD是一种 设计 流量测量仪器的实用工具，用 CFD验证 实验结果 后， 测量仪器 可以 进一步 开发 。现有文献表明 目前还 没有 人 研究 锥 顶点和涡流 对 锥型流量计性能的影响。 流量计上游的各种干扰可能产生高强度的涡流并很可能对 锥型 流量计性能产生不利的影响。本研究运用 C
9、FD为工具探讨了锥顶角和漩涡对 涡流流量计工作性能的影响。 2 锥 型 流量计工作原理 Symbols D 管道直径 d 锥直径（最大值） 当量锥直径比率 Re 雷诺数 m 流体压力密度 &n
10、bsp;f 工质密度 p 静压力 dC 流量系数 Q 排放率（ kg/s） CCC , 21 扰动模型经验常数 ,k 基于 k 和 的湍流普朗克系数 kG &nbs
11、p;发电条件（动能） MY 膨胀波动的影响 k 涡流动能 M 函数值 iR 函数余值 mS 连续相增加的量 NS 归一化因子 &nb
12、sp;aviU 平均进口速度量 u 平均速度 u 速度扰动 bu 整体速度 V 元件体积 fV 表面质量流量（速度） X 纵坐标 衰减系数 扰动耗散率 动力粘度 t 涡流粘度（扰动粘度） ij kroneker 三角
