基于频谱分析法的超声波流量计流道结构优化     

耿介  李冬  彭玮  杜广生 《农业工程学报》2017,33(24):104-110

大尺度漩涡对超声波流量计测量误差有直接影响,该文通过频谱分析法定量研究了63 mm超声波传播路径上各点的湍流脉动频率和特征长度,得到了大尺度漩涡的分布规律,明确了大尺度旋涡比较集中地出现在超声波流量计声波传播路径的中后部的现状,为超声波流量计的流道结构优化提供了重要依据。提出用"井"字形网栅限制声道中后部漩涡尺度的优化方案。研究了3种网栅布置方案(方案1:设置单层网栅于63 mm声波传播路径中后部;方案2:设置3层均布网栅分别位于声波路径4等分点处;方案3:以10 mm间距设置3层均布网栅于声波传播路径中后部)对大尺度旋涡的抑制效果。结果表明方案3效果最好,在Re=50 000条件下,湍流误差仅为0.18%,且压力损失较小。因此,该优化设计有良好的工农业应用前景。  相似文献   

降湍栅条对超声波流量计内非定常湍流脉动的影响     

张蒙  耿介  程浩  杜广生 《农业机械学报》2021,52(5):420-426

在湍流条件下管内几何参数变化会引发非定常脉动,其中大尺度脉动会影响超声波流量计的测量。本文采用数值模拟计算和实验的方法对超声波流量计内非定常脉动流动进行研究。为了限制声波反射路径附近的湍流脉动,设计了一种降湍栅条。采用分离涡（Detached eddy simulation,DES）模型进行数值计算,并通过激光多普勒测速（Laser Doppler velocimetry,LDV）进行实验验证。基于模拟和实验数据,对引入降湍栅条的优化设计和无优化U型基表设计进行了对比。结果表明,从平均流场角度,引入直径1mm降湍栅条对流场整体结构影响不大;从漩涡强度角度,降湍优化设计具有平顺水流的作用,抑制了反射路径附近的漩涡强度,在L＝10~50mm区域,比无优化设计的漩涡强度显著下降;从脉动尺度角度,降湍栅条抑制了湍流向大尺度的自由发展,在反射路径后半段,湍流尺度约降低50%。  相似文献