Исследование пространственных гидрогазодинамических эффектов в проточной части вихревого расходомера
Автор: Карташев Александр Леонидович, Кривоногов Алексей Александрович
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 4 т.15, 2015 года.
Бесплатный доступ
Исследованы трехмерные гидрогазодинамические эффекты, создаваемые изменениями геометрической формы тела обтекания, в частности различной формой поперечного сечения по длине тела обтекания. Актуальность обусловлена недостатком информации по этому направлению на данный момент. Проведен анализ современных источников информации по исследованию трехмерных гидрогазодинамических эффектов в проточной части вихревого расходомера и других подобных устройств. Приведено краткое описание процесса вихреобразования за телом обтекания, расположенном в трубопроводе круглого сечения. Проведено исследование влияния тела обтекания с переменным поперечным сечением, расположенным в проточной части вихревого расходомера, на трехмерную структуру турбулентного потока вблизи тела обтекания и на расположенный ниже по потоку чувствительный элемент. Проточная часть была смоделирована в программном комплексе ANSYS в модуле CFX для жидкости и газа. Кроме численных расчетов проводились физические эксперименты на проливочных установках и на газовом стенде на базе ЗАО «ПГ «МЕТРАН». Исследовано изменение рабочей безразмерной характеристики числа Струхаля от числа Рейнольдса Sh(Re), вызванное различиями геометрических параметров тела обтекания, в частности изменяемой формой поперечного сечения по длине тела обтекания. Для этого были изготовлены и протестированы образцы тел обтекания с переменным поперечным сечением и соответствующие им численные модели. По результатам исследований было установлено, что тело обтекания с переменным поперечным сечением создает разрыв единого вихря в определенной точке в зависимости от скорости потока, в результате чего происходит изменение пространственной структуры вихревого потока и его амплитудно-частотной характеристики, что, в свою очередь, влияет на рабочую характеристику вихревого расходомера.
Вихревые расходомеры, тело обтекания, трехмерная структура вихря
Короткий адрес: https://sciup.org/147151705
IDR: 147151705 | УДК: 681.121 | DOI: 10.14529/engin150401
Research of spatial hydrodinamic effects in the meterbody of the vortex flowmeter
The article investigates the three-dimensional hydrodynamic effects produced by variations of geometrical shape of the shedder bar, in particular a variable cross-sectional shape along the length of shedder. Actuality is due to lack of special information at this time. Modern sources of information on the study of three-dimensional hydrodynamic effects in the flow part of the vortex flowmeter and other similar devices were investigated. A brief description of the process of vortex behind a shedder bar located in a pipe-line of circular cross section given in this article. The research has been performed for the influence of geometry of the variable cross section shedder bar located in the meter body of a vortex flowmeter, on three-dimensional structure of turbulent flow near shedder bar and the downstream sensor. Flowing part was simulated in the software package ANSYS in the CFX module for liquid and gas. In addition to numerical calculations physical experiments on liquid and gas stands located at “Industrial group “METRAN” were performed. The variation of the working characteristics of the dimensionless Strouhal number on the Reynolds number Sh(Re), caused by deviations of shedder bar geometrical parameters, in particular a variable cross-sectional shape along the length of shedder, calculated from the straight shape was investigated. To do this were made and tested samples with geometry deviations and their associated numerical models. By results of the research, it was found that shedder bar with variable cross section along the length of bluff body in contradistinction from the straight design creates a gap continuous vortex at a certain point. As a result, a change in the spatial structure of the vortex flow and the amplitude-frequency characteristic occurs affecting the performance of the vortex flowmeter.
Список литературы Исследование пространственных гидрогазодинамических эффектов в проточной части вихревого расходомера
- Кремлевский, П.П. Расходомеры и счетчики количества: справ./П.П. Кремлевский. -Л.: Машиностроение, 1989. -701 с.
- Baker, R.C. Flow measurement handbook: handbook/R.C. Baker. -New York: Cambridge University Press, 2000. -524 p.
- Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа: учеб. для вузов/Л.Г. Лойцянский. -M.: Дрофа, 2003. -840 с.
- Лапин, А.П. Вихревой метод измерения расхода: модели вихреобразования и современные средства моделирования/А.П. Лапин, А.М. Дружков, К.В. Кузнецова//Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии управление, радиоэлектроника». -2014. -Т. 14, № 3.-С. 19-28.
- Von Karman, T. Über den Mechanismus des Widerstandes, den ein bewegter Körper in einer Flussigkeiterzeugt/T. von Karman//Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. -1911. -P. 509-517.
- Strouhal, V. Über eine besondere Art der Tonerregung/V. Strouhal//Annalen der Physik und Chemie. Neue Folge. -1878. -Bd. V. -S. 216-251.
- Miller, R.W. A vortex flowmeter -calibration results and application experience/R.W. Miller, J.P. De Carlo, J.T. Cullen//Proc. Flow-Con, Brighton, UK. -1977. -P. 549-570.
- Жукаускас, A.A. Конвективный перенос в теплообменниках/A.A. Жукаускас. -М.: Наука, 1982. -472 с.
- Вихреобразование за плохообтекаемым телом с шероховатой лобовой поверхностью в ограниченном потоке/М.В. Еронин, Д.В. Кратиров, Н.И. Михеев, В.М. Молочников//Тепловые процессы в технике. -2012. -№ 1. -С. 2-12.
- Вихри кармана за плохообтекаемым телом в ограниченном турбулизированном потоке и при турбулизации пограничного слоя на теле/О.В. Дунай, М.В. Еронин, Д.В. Кратиров и др.//Известия РАН. Механика жидкости и газа. -2010. -№ 4. -С. 97-106.
- Лапин, А.П. Анализ зависимости числа Струхаля в уравнении измерения вихреакустического расходомера/А.П. Лапин, А.М. Дружков, К.В. Кузнецова//Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии управление, радиоэлектроника». -2013. -Т. 13, № 4.-С. 70-77.
- Оптимизация расположения сенсора пульсаций давления в проточной части вихревого расходомера/Е.В. Сафонов, К.А. Бромер, В.Д. Богданов, А.В. Конюхов//Датчики и системы. -2012. -№ 8 (159). -C. 38-39.
- ANSYSCFD -PostUser’sGuide: User’s Guide/ANSYS, inc-Pennsylvania.: ANSYS, inc, Southpointe 275 TechnologyDrive, 2013. -348 p.
- Использование численных методов моделирования при разработке вихревых расходомеров/В.Д. Богданов, А.В. Конюхов, А.А. Кривоногов и др.//Датчики и системы. -2012. -№ 8 (159). -C. 40-43.
- Сафонов, Е.В. Разработка виртуального испытательного стенда для численного моделирования гидродинамических течений в бесфланцевых вихревых расходомерах с использованием высокопроизводительных вычислений/Е.В. Сафонов, К.А. Бромер, В.А. Дорохов//Вестник ЮУрГУ. Серия «Вычислительная математика и информатика». -2013. -Т. 2, № 4.-С. 109-115.
