智能旋进旋涡流量计的结构优化方案说明

智能旋进旋涡流量计工作原理：

 

旋进旋涡流量计是基于旋涡进动现象工作的。流体流入旋进旋涡流量计后,首先通过一组由固定螺旋形叶片组成的起旋器后被强制旋转,使流体形成旋涡流.旋涡中心为“涡核”是流体旋转运动速度很高的区域,其外围是环流.流体流经收缩段时旋涡加速,沿流动方向涡核直径逐渐缩小,而强度逐渐加强.此时涡核与流量计的轴线相一致.当进入扩大段后,旋涡急剧减速,压力上升,中心区域的压力比周围的压力低,于是产生了局部回流.在回流作用下,涡核偏离中心轴像刚体一样在扩张段壁面做螺旋进动,并且是围绕中心轴进行的.进动频率与流体的流速成正比.因此,测得旋进旋涡的频率即能反映流速和体积流量的大小。

 

智能旋进旋涡流量计结构优化方案：

针对现有旋进旋涡流量计压损大、小流量信号弱等问题,提出了结构改进和参数优化研究方案.改进对象为一个DN50气体旋进旋涡流量计,其内部结构和寸见图2.流量计长度为232 mm,入口管径50 mm,收缩段长度94.2 mm,发展段管径为36 mm、长度为35.8 mm,扩张段长为12 mm,扩张角度为60°。具体改进和参数优化研究如下：

1.起旋器叶片数量增加.起旋器原来的叶片数量是6片，考虑增加1片，同时为了保证流动面积不减小，将叶片厚度由2.5 mm变为1.5 mm。螺旋角度保持不变,仍为30°。

 

2.起旋器入口加装导流叶片段。原有起旋器叶片在入口段没有导流部分，叶片与来流之间夹角为60°,来流不是切向进入,会造成严重的流动分离.流动分离使得流动扰动和流动阻力增大。因此,改进方案中考虑把原来起旋器叶片延长并作弯曲，使得入口与来流夹角为0°,即流动切向进入,以期改善流动状态。

 

3.关于流量计壳体参数方面，对扩张角和收缩比进行研究。如前所述,旋涡进入扩张段后急剧减速，产生了局部回流，涡核偏离中心轴打在壁面上，产生压力脉动。因此，扩张角大小对涡核运动会产生很大影响。本文将对30°、60°和90°三种情况进行模拟计算。收缩比也是比较重要的一个参数,收缩比越大，旋涡旋转速度增加越多，但是同时压损将变大，而且可能造成扩张段涡核扰动对冲击壁面的影响减低。本文考察了50∶36和50∶32两种收缩比的情况。需要说明的是,对扩张角和收缩比参数研究时，针对的起旋器模型是加装了导流叶片的情况。