作者：谢东梅, 张青, 田昭翔, 杨雪峰

作者单位：四川大学化学工程学院, 四川 成都 610065

关键词：非标准孔板流量计;空化数;压力损失;流出系数;数值模拟

摘要：

以计算流体动力学CFD软件为工具，通过引入Schnerr-Sauer空化模型，并结合多相流Mixture模型与RNG k-湍流模型，对两通道非标准孔板流量计在空化发生条件下的内部流场进行数值模拟。考查等效直径比=0.7时，流场中蒸汽体积分数和压力分布的变化规律，入口压力对空化数的影响以及雷诺数对流出系数和压力损失的影响。结果表明：入口压力增加到一定值时，在环隙边缘处首先发生空化现象，并且随着压力的增大，空化发生的区域增大，空化程度加剧；空化数随入口压力的增大而减小；空化效应对流量计的流出系数的影响较大，而对压力损失的影响较小。研究结果对孔板流量计的测量误差原因分析和提高测量精度有参考价值。

Numerical simulation of cavitation effect in orifice flowmeter

XIE Dongmei, ZHANG Qin, TIAN Zhaoxiang, YANG Xuefeng

School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China

Abstract: The internal flow field of two-channel non-standard orifice flowmeter under the conditions of cavitation was simulated by using the computational fluid dynamics (CFD) software as the tool, introducing Schnerr-Sauer cavitation model together with the multiphase Mixture model and the RNG k-ε turbulence model. The variations of the vapor volume fraction and the pressure distribution in the flow field, the influence of inlet pressure on the cavitation number, as well as the influence of Reynolds number on the discharge coefficient and pressure loss were investigated for the equivalent diameter ratio β=0.7. The results show that when the inlet pressure increases to a certain value, the cavitation occurs first at the edge of the ring channel. The degree of cavitation is intensified with the increase of the inlet pressure and the area of cavitation increases, the cavitation number decreases with increase of inlet pressure. The cavitation effect demonstrates a stronger influence on the discharge coefficient than on the pressure loss. The simulation results are useful for the error analysis and the improvement of the measurement accuracy of the flowmeter.

Keywords: non-standard orifice flowmeter;cavitation number;pressure loss;discharge coefficient;numerical simulation

2017, 43(6): 129-133  收稿日期: 2016-12-12;收到修改稿日期: 2017-01-08

基金项目: 

作者简介: 谢东梅(1990-),女,山东菏泽市人,硕士研究生,专业方向为化学工程。

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