在氣體渦輪流量計流量範圍內選取了13m³/h、25m³/h.62.5m³/h.100m³/h,175m³/h、250m³/h這6個流量點進行同工況環境數值模擬，得到氣體渦輪流量計的內部流場和壓力分布等數據.進口橫截麵取於前整流器前10mm處，出口橫截麵取於後導流體後10mm處.計算渦輪流量計進出口橫截麵上的壓力差，即得到流量計的壓力損失。
圖4為流量與壓力損失之間的關係曲線,圖中實驗值是在工況條件下使用音速噴嘴法氣體流量標準裝置測得.
根據圖4中壓力損失隨流量的變化趨勢，可以將流量與壓力損失之間的關係擬合曲線為二次多項式,其表達式為
這與流量計的壓力損失計算公式(8)趨勢相符,均為二次函數，且數值模擬結果與實驗結果吻合得較好，說明渦輪流量計的內部流場數值模擬方法及結果是可行且可靠的.流量計的壓力損失計算公式為。
式(8)中:△P----壓力損失;α壓力損失係數;υ----管道平均流速.
以流量Q=250m³/h的數值模擬計算結果為例進行渦輪流量計內部流場及壓力場的分析.圖5為渦輪流量計軸向剖麵靜壓分布圖.前導流器前後的壓力場分布較均勻且壓力梯度較小，在機芯殼體與葉輪支座連接凸台處壓力有所增加,連接麵後壓力又逐漸減小.故認為流體流經葉輪支座產生壓力損失的主要原因是連接處存在凸台,導致流場出現較大變化，不能平滑過渡,建議將葉輪支座與機芯殼體的連接改為圓弧線型或流線型.
觀察圖5和圖6,當流體流經葉輪從後導流器流出渦輪流量計時,壓力梯度變化明顯，存在負壓區域並造成很大的壓降，在後導流器凸台及流量計出口處速度變化明顯，由於氣流通過後導流器後流道突擴,在後導流器背麵形成明顯的低速渦區，產生漩渦二次流。
結合圖7、圖8流量計軸向剖麵和出口橫截麵的總壓及速度分布圖,其速度分布與壓力分布相似,流量計流道內速度分布較均勻的區域其壓力梯度變化也較小，即流道內速度的分布和變化與壓力損失大小相關.由流量計軸向剖麵和出口橫截麵的速度及壓力分布圖可以看出,流量計後導流器處產生的漩渦二次流影響了出口橫截麵處的速度及壓力分布,流體呈螺旋狀流動,故出口處速度及壓力較大區域均偏移向流體旋轉方向。
流量計各部件的壓力損失隨流量變化的趨勢與流量計總壓力損失隨流量的變化趨勢相同,其擬合公式為係數不同的二次多項式，各部件的壓力損失與流量呈二次函數關係，隨著流量的增加，壓力損失顯著增加.
觀察圖10各部件壓力損失百分比圖，可見前整流器、前導流器和機芯殼體處的壓力損失很小，葉輪支座處壓力損失約占總壓力損失的1/4.前整流器所占壓力損失比例在各流量點基本保持不變,前導流器和機芯殼體處的壓力損失隨流量的增加其比例略有降低,葉輪支座處壓力損失隨流量的增加其比例略有增加,但總體上受流量影響不大.葉輪處的壓力損失隨流量從13m³/h增加至250m³/h,其比例從15.88%降至8.71%,降幅明顯.後導流器處的壓力損失占總壓力損失的大半,隨著流量從13m³/h增加至250m³/h其壓力損失比例由43.77%升至55.83%,增幅明顯.總之,後導流器、葉輪支座和葉輪是流體流經氣體渦輪流量計產生壓力損失的主要影響部件,可通過優化其結構以降低渦輪流量計的總壓力損失. |
