摘要:應(yīng)用粒子(zǐ)成像測(ce)速技術(shù)獲得了(le)渦輪流(liu)量計葉(yè)片入🐅口(kou)流場的(de)速度分(fèn)布信息(xī)，并基于(yu)該測量(liang)結果，運(yun)🐪用T-G模型(xíng)理論得(dé)出流量(liang)計的響(xiǎng)應。通過(guo)與以往(wǎng)所采用(yòng)的幾種(zhǒng)典型的(de)入口速(su)度分布(bù)⭐計算得(de)到的結(jié)果比較(jiào)分析表(biǎo)明，基于(yú)PIV測量💯的(de)結果更(geng)🔴接近于(yu)渦🎯輪流(liu)量計的(de)🏃‍♀️真實響(xiang)應。還比(bǐ)較分析(xī)了渦輪(lún)入口速(su)🈚度分布(bù)對渦輪(lún)🔅流量計(jì)響應的(de)影響機(jī)理，相關(guān)結果可(kě)望爲改(gai)進渦輪(lún)流量計(jì)🈲響應的(de)計❗算分(fèn)析方法(fǎ)以及優(yōu)化設計(ji)提供有(you)價值的(de)參考。
1引(yin)言
　　渦輪(lún)流量計(jì) 作爲一(yī)種速度(du)式儀表(biǎo)，因其具(jù)有諸多(duo)優點被(bei)廣泛應(ying)用到工(gōng)業生産(chan)以及實(shi)際生活(huó)中。在渦(wo)輪流量(liang)計的實(shi)際使用(yòng)中，一般(ban)需要結(jié)合流量(liang)計本身(shen)的響應(ying)曲線來(lai)計算被(bei)💞測管流(liu)的實際(jì)流量。獲(huo)✉️得渦輪(lun)流量計(jì)響應曲(qǔ)線的方(fāng)法主要(yào)有2種，一(yī)是通過(guo)标準流(liu)量平台(tai)标定，二(er)是通過(guò)理論模(mo)型計算(suan)獲得其(qí)響應。其(qí)中标定(ding)方法在(zai)實際生(shēng)産中應(yīng)用更廣(guǎng)泛，不過(guò)特定的(de)标定曲(qǔ)😘線往往(wang)僅适用(yong)于某些(xiē)單一工(gong)況下的(de)響應，局(jú)限性較(jiào)大。因此(ci)🌍通過對(duì)渦輪流(liú)量計理(li)論模型(xing)的探索(suo)和改進(jìn)從而更(gèng)準确地(di)預測流(liú)量計的(de)響應曲(qǔ)線具有(yǒu)重要意(yì)義。
　　1970年，Thompson和(he)Grey基于葉(ye)栅理論(lùn)和不可(kě)壓縮勢(shi)流提出(chu)了較爲(wei)系統的(de)計算渦(wō)輪流量(liang)計響應(yīng)的理論(lùn)模型［1］(以(yǐ)下簡稱(cheng)TG模型)。該(gāi)模型可(ke)以🔞将速(su)度入口(kǒu)信息以(yǐ)及渦輪(lun)流量計(jì)各🥵部件(jiàn)的幾何(hé)和運動(dong)參🈲數均(jun)納🛀🏻入考(kǎo)慮，因而(ér)被此後(hou)的研究(jiu)廣泛采(cai)用。流量(liàng)測量設(shè)備的内(nei)流場🌏對(duì)其響應(ying)有着重(zhòng)要影響(xiang)，目前部(bu)分研究(jiū)采用數(shu)值模拟(nǐ)手段對(dui)其進行(hang)計算進(jin)而⛷️分析(xī)儀表的(de)響應情(qíng)況［2-6］。對于(yú)渦輪内(nei)流場的(de)實際流(liu)動情況(kuang)Xu［7］采用了(le)激光多(duo)普勒(LDA)技(ji)術對口(kǒu)徑100mm的渦(wo)輪流量(liang)計輪毂(gu)與管壁(bi)間的12個(gè)不同位(wèi)置的速(su)度進行(hang)了測量(liang)并代入(ru)理論模(mó)型進行(hang)計算，理(li)論計算(suàn)結🙇🏻果與(yu)實驗結(jié)果⛷️比較(jiào)吻合。
　　以(yǐ)上研究(jiū)都表明(míng)，獲得準(zhǔn)确的渦(wo)輪流量(liàng)計入口(kǒu)速度分(fèn)✂️布🧡，結合(he)TG模型可(ke)大大提(tí)高計算(suàn)的準确(què)性。由于(yu)實際渦(wō)輪上遊(you)情況💋比(bǐ)較🏃‍♂️複雜(za)，不同的(de)導流葉(yè)片、輪毂(gū)前緣設(shè)計等因(yīn)素都對(dui)入口速(sù)度分布(bù)有着重(zhòng)要的影(ying)響，因而(er)實際的(de)🔞渦輪入(ru)口速度(dù)分布，并(bìng)非均勻(yún)分布或(huo)充分發(fā)展的環(huán)空分布(bu)，難以通(tōng)過簡單(dan)的黏性(xìng)流理論(lùn)獲得通(tong)用的速(su)度分布(bù)計算方(fāng)法。因而(er)采用實(shi)驗的手(shǒu)段，獲🐅得(de)能夠反(fǎn)映切合(hé)實際的(de)渦輪入(ru)♉口速度(du)分布具(ju)有重要(yào)的應用(yong)價值。縱(zòng)觀以往(wang)的研究(jiu)，對于入(rù)口速度(dù)分布的(de)獲得，多(duō)是采用(yong)理論👅計(ji)算或是(shi)數值模(mó)拟的方(fang)法，僅有(yǒu)Xu［7］采用了(le)LDA技術觀(guan)察了渦(wō)輪環空(kong)的速度(du)分布。LDA技(ji)術雖⛱️然(ran)計量正(zhèng)确，但其(qí)多光🤟束(shù)彙✔️聚和(hé)單點測(ce)量的性(xìng)質決定(ding)了它測(cè)點較少(shao)，難👄以同(tóng)時獲得(dé)全流場(chang)信息的(de)缺陷，因(yin)而其💋僅(jǐn)能用于(yú)🏃‍♂️口徑較(jiào)大的渦(wo)💃輪流量(liàng)計流場(chǎng)測量🍉。随(sui)着粒子(zi)圖🏃像測(cè)速(PIV)技術(shu)［12］的發展(zhan)，其瞬時(shí)獲得全(quán)場信息(xi)的能力(li)也被應(yīng)用到流(liu)量測量(liàng)的研究(jiu)中［13-15］，也可(ke)以用于(yu)渦輪流(liú)量計葉(ye)輪輪毂(gū)與管壁(bi)的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻研究(jiū)中。基于(yu)以上考(kao)慮，應🏒用(yòng)粒子成(chéng)像測速(sù)技術(PIV)來(lai)獲得流(liu)場的流(liu)速信息(xī)，以便通(tōng)過更準(zhǔn)确和全(quán)面的入(rù)口速度(dù)分布進(jin)而對流(liu)💁量計的(de)響應獲(huo)得認識(shí)上的深(shen)入。
2渦輪(lun)流量計(jì)理論模(mó)型
　　在渦(wo)輪流量(liang)計處于(yú)穩定響(xiǎng)應的狀(zhuàng)态下，角(jiǎo)加速度(du)爲零，此(ci)時作💃🏻用(yòng)在葉輪(lún)上的各(gè)力矩(見(jian)圖1)需滿(mǎn)足力矩(jǔ)平衡方(fāng)程:
Td－Th－Tt－Tw－Tb－Tm=0(1)
式中(zhōng):Td爲葉片(pian)驅動力(li)矩;Th爲輪(lun)毂周邊(bian)黏性阻(zu)力矩;Tt爲(wei)🐅葉片頂(dǐng)隙✍️黏性(xing)阻力矩(jǔ);Tw爲輪毂(gu)端面黏(nián)性阻力(li)矩;Tb爲軸(zhou)承黏性(xìng)阻力矩(jǔ);Tm爲軸與(yǔ)軸尖機(jī)械阻力(lì)矩

渦輪(lun)轉速ω爲(wei)所求的(de)量。獲得(dé)各不同(tóng)力矩，通(tong)過求解(jie)力矩平(ping)衡方程(chéng)可得對(duì)應工況(kuàng)的渦輪(lún)轉速ω。
下(xia)面分别(bie)對各力(li)矩計算(suàn)方法進(jin)行介紹(shao)。
2．1葉片驅(qu)動力矩(ju)
　　采用的(de)理論模(mó)型葉片(pian)驅動力(lì)矩類似(si)Xu［7］文章中(zhōng)的處🥰理(lǐ)🧡方法，模(mo)型假設(shè)在葉輪(lún)輪毂和(hé)管道内(nei)壁之間(jian)的環空(kōng)空間内(nei)不存在(zai)沿半徑(jing)方向的(de)流動，因(yīn)而可以(yi)将三維(wei)🥰的渦輪(lun)葉片離(lí)散成有(you)限個二(er)維葉栅(shan)計算不(bú)同葉栅(shan)㊙️上葉片(piàn)的🎯受力(lì)。針對🚶半(ban)徑爲r處(chu)的葉栅(shan)，可😄計算(suan)其所受(shou)的驅動(dong)力系數(shù)Cdr(見圖1)：
Cdr=Clcosβ－Cdsinβ(2)
式(shì)中:Cl和Cd爲(wei)葉栅的(de)升力系(xi)數和阻(zǔ)力系數(shù)，二者可(kě)通過不(bu)可壓縮(suō)勢流的(de)方法計(jì)算，與葉(ye)片翼型(xing)、葉輪轉(zhuǎn)速、來流(liu)速度和(hé)半徑位(wei)置等參(cān)數相關(guan)。
通過對(duì)輪毂半(ban)徑Ｒh到葉(ye)頂半徑(jìng)Ｒt的驅動(dong)力矩進(jin)行積分(fen)可以獲(huo)💚得作用(yong)在整個(ge)葉片上(shàng)的驅動(dòng)力矩Tdr(不(bú)含黏性(xing)影響):

式(shi)中:ρ爲流(liú)體密度(du);N爲葉片(pian)數量;C爲(wèi)葉片弦(xián)長;Ur(r)爲葉(yè)栅處速(su)度，與葉(yè)🐆栅位置(zhì)相關，在(zai)中通過(guo)PIV測量結(jié)果插值(zhi)獲得。
　　實(shí)際流動(dòng)中受黏(nián)性影響(xiǎng)，流體還(hai)會在葉(yè)栅表面(miàn)産生黏(nián)性力，采(cǎi)☔用黏性(xìng)流體力(lì)學中二(èr)維渠道(dào)流平闆(pan)黏性力(lì)的計算(suan)方法計(ji)算黏性(xing)阻力Fv

式(shì)中:t爲葉(yè)栅栅距(jù)，ν爲流體(ti)的運動(dong)黏性系(xi)數。
由葉(yè)栅黏性(xìng)阻力Fv可(ke)求得葉(ye)片整體(ti)所受黏(nián)性阻力(lì)矩⭕Tv:

進而(er)可以獲(huo)得葉片(pian)上所受(shou)的整體(ti)驅動力(li)矩Td:
Td=Tdr－Tv(7)
2．2輪毂(gū)周面黏(nián)性阻力(li)矩
　　理論(lùn)模型中(zhong)輪毂周(zhou)面黏性(xing)阻力矩(ju)由2部分(fen)構成:葉(ye)片部分(fen)輪👈毂和(he)葉片上(shang)遊輪毂(gu)。
依據Tsukamoto［16］的(de)計算，葉(ye)片部分(fèn)輪毂黏(nián)性阻力(li)矩Thb的計(ji)算式🆚爲(wei)：

式中:Bt爲(wèi)葉片厚(hòu)度。
2．4輪毂(gu)端面黏(nian)性阻力(lì)矩
依據(ju)Tsukamoto［16］的計算(suan)，輪毂端(duan)面黏性(xing)阻力矩(ju)Tw的計算(suan)式爲:

2．5軸(zhóu)承黏性(xìng)阻力矩(ju)和機械(xie)摩擦阻(zǔ)力矩
根(gen)據同軸(zhou)圓筒黏(nián)性阻力(lì)矩計算(suan)方法可(ke)得軸承(cheng)黏性阻(zu)💛力矩Tb

式(shi)中:Ｒb和Ｒbo分(fen)别爲軸(zhóu)和軸承(cheng)半徑，lb爲(wèi)軸的等(deng)效長度(dù)。
　　機械摩(mo)擦阻力(lì)矩基本(ben)不受轉(zhuan)速影響(xiǎng)可設置(zhì)爲定值(zhi)🌐，中渦輪(lun)㊙️機🧑🏽‍🤝‍🧑🏻械摩(mó)擦阻力(lì)矩取爲(wèi)5×10－7N·m。
2．6理論模(mo)型綜合(hé)分析
　　當(dang)渦輪進(jìn)入線性(xing)響應區(qū)間後，起(qi)主要作(zuò)用的是(shì)葉片💔驅(qu)♈動力矩(ju)和葉片(piàn)頂隙阻(zǔ)力矩之(zhi)間的平(píng)衡，其他(ta)各阻力(lì)矩相對(dui)較小。葉(yè)片頂隙(xi)阻力矩(ju)與渦輪(lun)軌速矩(ju)近似成(cheng)正比🈚關(guān)系，驅動(dòng)力矩則(ze)主要受(shou)入口速(su)度✉️分布(bù)Ur(r)影響，獲(huo)得準确(què)的入口(kǒu)速度分(fen)布可以(yi)使理論(lun)模型的(de)計算結(jié)果與實(shí)際更爲(wei)符合，傳(chuan)統的理(lǐ)論模型(xíng)中入口(kou)速度🎯分(fen)布多采(cai)用均勻(yun)分布假(jiǎ)設(即各(gè)不同半(bàn)徑入口(kou)速度相(xiàng)等)或充(chōng)分發展(zhan)的環空(kōng)空間速(su)度分布(bu)，則通過(guo)PIV技術🐉測(ce)量了實(shí)驗使用(yòng)渦輪的(de)入口速(su)度分布(bu)并代入(rù)理論模(mo)型進行(háng)計算。
3實(shi)驗系統(tong)
　　采用20mm口(kou)徑的渦(wo)輪流量(liang)計，量程(cheng)範圍是(shi)1～80方/天，其(qí)中較🛀好(hǎo)線性段(duàn)範圍是(shi)5～50方/天，流(liu)量計渦(wō)輪爲等(děng)重疊度(dù)渦輪(不(bú)同半徑(jing)位置葉(yè)栅重疊(die)度相同(tóng))，具體參(can)數如表(biǎo)1所示，這(zhè)種流量(liàng)計在大(dà)🤩慶油田(tian)🐅的生産(chan)📱測井中(zhōng)廣泛應(yīng)用，其結(jié)構如圖(tú)2(a)所示。來(lai)流經過(guo)一段導(dao)流葉片(pian)整流後(hou)進入渦(wō)🧡輪的環(huán)空空間(jiān)，驅動葉(ye)輪轉動(dong)，輸出響(xiang)應信号(hao)。在渦輪(lun)流量計(ji)的線性(xing)響應區(qū)間中，處(chù)于穩定(ding)轉動時(shi)渦輪葉(yè)片對流(liú)體的幹(gan)擾較少(shǎo)，相對來(lái)流攻角(jiao)較小，對(duì)流體的(de)軸向速(sù)度分布(bu)基♋本沒(méi)有影響(xiǎng)，僅會稍(shao)稍增加(jiā)其周向(xiàng)轉速。因(yīn)而爲了(le)測量渦(wo)輪流量(liang)計入口(kou)速度分(fèn)布，特别(bie)制作了(le)各參數(shu)☎️與實際(jì)渦輪相(xiàng)同但并(bing)無葉片(pian)的透明(ming)🏃‍♀️外殼輪(lun)毂模型(xing)，如圖2(b)所(suo)示，通過(guò)PIV手段，對(dui)管道中(zhōng)軸💜面上(shang)輪毂和(hé)管壁之(zhi)間的💋區(qū)域的軸(zhóu)向速度(dù)分布進(jin)行剖面(mian)測量。輪(lun)毂模型(xíng)安裝在(zai)待測渦(wō)輪流量(liang)計的上(shàng)遊，相距(ju)❄️超過2m以(yǐ)保證二(er)❄️者之間(jiān)無相互(hu)幹擾📐。實(shi)驗流速(sù)🤟範圍在(zài)5～25方/天，在(zai)管路下(xia)遊采用(yòng)時間-質(zhì)量法獲(huo)得真實(shi)流速，通(tōng)過光學(xue)觀🐉測獲(huò)得渦輪(lun)流量計(ji)葉輪的(de)真🈚實轉(zhuan)動頻率(lü)☁️，同時采(cǎi)用PIV技術(shù)測量輪(lún)毂模型(xing)中的速(sù)度分布(bù)。


　　實(shi)驗中所(suǒ)使用的(de)PIV系統爲(wei)作者單(dan)位自行(hang)研制的(de)PIV系統［17］(見(jiàn)圖3(a))，激光(guāng)器發出(chū)的激光(guang)依次通(tong)過凸透(tou)鏡聚焦(jiāo)，經柱🔞面(miàn)鏡發散(san)成片光(guang)，再通過(guo)平面反(fǎn)射鏡反(fan)射成豎(shu)直片光(guang)，進入實(shi)驗觀察(cha)區。示蹤(zong)粒子跟(gēn)随流體(tǐ)流💋過實(shi)驗段，由(you)高速攝(she)影記錄(lù)實驗過(guò)程，通🙇🏻過(guo)相關計(jì)算處理(li)得到速(sù)度分布(bù)結🙇‍♀️果。其(qi)中所用(yong)🔞的激光(guāng)器爲可(ke)連續發(fa)射532mm激光(guang)(綠光)，發(fa)射最大(dà)輸出功(gong)率爲2W的(de)半導體(ti)激光器(qì)。實驗采(cai)用的相(xiang)機爲每(měi)秒可拍(pai)攝5000幅的(de)高速攝(shè)影。示蹤(zōng)粒子⛱️采(cǎi)用的是(shi)空心玻(bo)璃微球(qiú)，粒徑爲(wèi)20～40μm，密度1．05g/cm3。圖(tu)像的互(hu)相關處(chu)理程序(xù)由作者(zhe)所在♌單(dan)位自行(hang)在MATLAB軟件(jiàn)平台中(zhong)編寫成(chéng)。
　　進行圖(tu)像采集(jí)的方法(fǎ)均爲多(duo)幀單曝(pu)光，即相(xiàng)繼2次曝(pu)🌏光的粒(li)子圖像(xiàng)分别記(ji)錄在相(xiang)繼的2幅(fu)照片上(shàng)，因此采(cai)取互相(xiàng)關算法(fǎ)進行圖(tu)像處理(lǐ)。基本原(yuan)理是用(yong)相繼2幀(zhēn)粒子圖(tu)像I1(x珋)，I2(x珋(liu))進行相(xiàng)關計算(suàn)：

　　Ｒc(sˉ)的理想(xiang)空間分(fen)布如圖(tú)3(b)所示，僅(jin)有一個(ge)明顯的(de)級大🏃‍♂️峰(feng)❤️值，其中(zhōng)珋🔴s爲判(pan)讀小區(qū)内粒子(zi)的平均(jun)位移矢(shi)量。算法(fǎ)采用16×16的(de)矩形像(xiang)素作爲(wei)判讀小(xiǎo)區，對應(yīng)的空間(jian)分辨率(lü)爲0．35mm×0．35mm，時間(jiān)分辨率(lü)達0．2ms。整個(gè)圖像在(zai)🐅輪毂與(yǔ)管壁之(zhi)間的速(su)度剖面(miàn)可取的(de)32個流速(sù)點，從而(ér)可以較(jiao)準确地(dì)得到其(qi)間的速(su)度分布(bu)情況。

4實(shi)驗結果(guǒ)與分析(xī)
　　通過對(duì)PIV實驗中(zhong)所拍攝(she)的照片(pian)(見圖4(a))進(jìn)行後處(chu)理，可以(yǐ)得到各(ge)個流量(liàng)點下輪(lún)毂與管(guan)壁之間(jiān)軸截面(mian)流場軸(zhou)向速💃度(dù)分🌐布信(xin)息如圖(tú)4(b)所示。鑒(jian)于試驗(yàn)模型的(de)🏃軸對稱(cheng)性，從原(yuán)🌈理上說(shuō)該軸截(jie)💃面的速(sù)度分布(bu)可以推(tui)廣到周(zhou)向環形(xing)區域。


　　實(shí)驗中流(liu)量計的(de)渦輪輪(lun)毂半徑(jing)爲4mm，而管(guǎn)道内徑(jìng)爲10mm，因而(er)速度分(fen)布都在(zài)這6mm的區(qu)間内。通(tōng)過圖像(xiàng)處理可(ke)以獲得(de)32個不同(tóng)⛱️位置的(de)速度，在(zai)此基礎(chǔ)上進行(háng)插值即(ji)可獲得(de)整個環(huan)空流場(chǎng)的軸向(xiang)速度分(fen)布。圖5(a)反(fǎn)映了實(shí)驗所測(cè)得的幾(ji)個不同(tóng)工況點(dian)的軸㊙️向(xiàng)速度分(fèn)💋布，從圖(tú)中可以(yǐ)看出，流(liu)速在中(zhong)間位置(zhì)較高，由(you)于邊❤️界(jiè)層的影(yǐng)響，在靠(kao)近輪毂(gū)和管壁(bi)附近流(liú)速逐漸(jiàn)趨近于(yu)零。随着(zhe)流速的(de)升高，整(zhěng)體速度(dù)分布向(xiang)管壁方(fang)向偏移(yi)，速度最(zui)大值位(wèi)置半徑(jing)增大，輪(lún)毂表面(miàn)邊界層(ceng)厚度增(zeng)加，管壁(bì)表面邊(biān)界層厚(hou)度減少(shǎo)。與Xu［7］采用(yong)LDA測量的(de)結果相(xiang)比，結果(guǒ)在半徑(jing)較大處(chù)速度較(jiào)高，二者(zhe)😍的不同(tong)結果也(yě)反映了(le)不同設(shè)計的渦(wō)輪流量(liang)計入口(kǒu)速度分(fèn)布存在(zai)差異。相(xiang)比LDA而言(yan)，PIV可以更(gèng)加全面(miàn)地獲得(de)輪毂與(yǔ)管壁之(zhi)間的流(liu)速分☁️布(bu)信息。


　　将(jiang)實驗中(zhōng)PIV測得的(de)速度分(fen)布與同(tong)流量下(xia)的完全(quán)發展的(de)環🏒形通(tōng)道速度(du)分布［18］以(yǐ)及此流(liu)量下的(de)均勻分(fen)布進行(háng)對比，如(ru)圖5(b)所示(shì)，從中可(ke)以看出(chu)，用PIV測得(dé)的速度(dù)分布與(yǔ)完全❌發(fā)展的環(huán)形通道(dào)速度分(fèn)布有明(míng)顯不同(tóng)。其中前(qian)者的峰(feng)值比較(jiào)靠近管(guǎn)道内⛹🏻‍♀️壁(bi)方向，而(er)後者的(de)峰值較(jiào)靠近輪(lún)毂方向(xiang)。另外，完(wan)全發展(zhǎn)的環⛱️形(xing)通道速(sù)度分♋布(bu)比用PIV測(ce)得的速(su)度分布(bù)更加⭕平(ping)緩。由于(yú)不同位(wei)置的🔴流(liu)體對渦(wo)輪葉片(pian)🔞作用效(xiao)果不同(tóng)，實際流(liu)速中峰(fēng)值在不(bu)同位置(zhi)對渦輪(lun)産生的(de)驅動效(xiào)果可能(néng)會有很(hen)大差異(yi)，如圖5(b)中(zhōng)所示的(de)完全☀️發(fā)展速度(dù)分布和(hé)均勻速(su)度分布(bù)都很平(píng)緩，不能(neng)完全反(fǎn)🙇‍♀️映實際(ji)流動中(zhong)不同位(wèi)置的流(liu)場信息(xi)，計算的(de)結果🤞中(zhōng)自然也(yě)就将這(zhè)些差異(yì)🏃對渦輪(lún)響應可(ke)能産生(sheng)的💋特殊(shū)貢獻✨有(you)所體現(xian)。
　　分别用(yòng)3種速度(du)分布作(zuo)爲渦輪(lún)入口速(sù)度分布(bù)求解流(liú)量👌計響(xiang)🤞應，與實(shí)際測得(dé)的響應(yīng)進行對(duì)比，如圖(tu)6(a)所示。從(cóng)圖中可(kě)以看出(chu)，采用完(wán)全發展(zhǎn)的環形(xing)速度分(fen)布和均(jun)勻速度(dù)分布計(jì)算的渦(wō)輪響應(yīng)值明顯(xian)低于👨‍❤️‍👨渦(wo)輪流量(liàng)計的真(zhēn)實響應(ying)。在渦輪(lún)正常響(xiang)應時，在(zài)葉🤞片中(zhong)上部(即(jí)靠近管(guǎn)壁部分(fen))的流體(tǐ)驅動渦(wō)輪轉動(dong)🌈，而在葉(ye)片底部(bù)(即靠近(jin)輪毂部(bu)☀️分)的流(liu)體阻礙(ài)渦輪轉(zhuǎn)動，因而(ér)流體分(fen)布越靠(kao)近管壁(bì)，帶來的(de)驅動力(li)矩越大(dà)，使得葉(ye)輪的轉(zhuǎn)🐆速越快(kuai)。從圖5(b)中(zhong)來看，真(zhen)實速度(dù)分布更(geng)靠進管(guan)壁，應爲(wèi)理論求(qiú)解結果(guǒ)轉速偏(pian)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻低的原(yuan)因。
　　分别(bié)計算各(gè)個響應(ying)在不同(tong)流量點(dian)處與真(zhēn)實響應(yīng)的相⭐對(dui)誤差，結(jie)果如圖(tú)6(b)所示。從(cóng)圖中可(kě)以明顯(xian)看出，用(yong)PIV獲得的(de)👣速度分(fen)布計算(suàn)的結果(guo)與實際(ji)響應的(de)相對誤(wù)差最小(xiao)，在✊3%以内(nei);用均勻(yun)入👌口速(sù)度分布(bù)計算的(de)結果誤(wu)差最大(da);用完‼️全(quán)發展的(de)環形通(tōng)道速度(dù)分布當(dang)雷諾數(shu)超過2000時(shi)，由于計(ji)算模型(xíng)假設♊由(yóu)層流的(de)速度分(fen)布直接(jiē)轉📧變爲(wèi)湍流的(de)速💜度分(fèn)布模型(xing)，未❄️能合(he)理地反(fan)映實際(jì)流動中(zhong)逐🌏步轉(zhuǎn)變的過(guò)渡階段(duàn)，導緻理(lǐ)論結果(guo)與實際(jì)速度分(fen)布有較(jiào)大差異(yi)，所以誤(wu)差較大(da)。通過這(zhè)些對比(bi)不難看(kàn)出，獲得(dé)真實的(de)速度分(fèn)布能更(geng)爲準确(què)地計算(suàn)渦輪流(liú)量計的(de)實際響(xiang)應。面⭕對(dui)複雜的(de)上遊來(lái)流條件(jiàn)，PIV結果更(geng)能反映(ying)渦輪流(liu)量♍計内(nèi)部流動(dong)的主要(yào)特征，這(zhe)也從另(lìng)一個側(cè)面表明(míng)，對渦輪(lun)流🌍量計(jì)内部複(fú)雜流動(dong)的🐉精細(xi)測量和(hé)深入認(ren)識也将(jiang)是完善(shàn)相關理(lǐ)論和進(jìn)一步優(you)化其性(xìng)能的重(zhòng)要途徑(jing)。

5結論
　　通(tong)過PIV技術(shu)觀測了(le)渦輪流(liú)量計入(rù)口軸向(xiàng)速度分(fen)布并代(dài)入TG模型(xing)🌈進行計(jì)算。結果(guǒ)表明，PIV技(ji)術可以(yǐ)作爲渦(wō)輪流量(liàng)計的入(ru)口速度(du)的觀測(ce)手段。PIV技(jì)術代入(ru)模型後(hou)計算所(suǒ)得的渦(wō)輪轉速(su)與實際(jì)較爲吻(wěn)合，而采(cǎi)用均勻(yún)速度入(rù)口或是(shì)充分發(fā)展的環(huán)空空間(jian)速度分(fèn)布均與(yǔ)實際存(cún)在些許(xu)差異，代(dài)入模型(xíng)後所得(de)誤差較(jiao)大，也反(fan)映了☔不(bú)同的入(rù)口速度(du)分布對(dui)流量計(ji)響應具(ju)有十分(fèn)重要的(de)影響。
　　由(you)于渦輪(lún)流量計(ji)入口速(sù)度分布(bu)受到多(duō)種因素(sù)的影🌈響(xiǎng)，難以完(wán)📞全依賴(lài)簡單的(de)理論計(jì)算，因而(er)PIV技術可(ke)以有的(de)放矢地(dì)用于渦(wō)輪流量(liàng)計的内(nei)流場觀(guān)察，獲得(de)真實的(de)流速🏃分(fèn)布信息(xi)，進而改(gǎi)進理論(lùn)模型的(de)計⭕算和(hé)分析，在(zai)新一代(dai)渦輪流(liú)量計的(de)研制和(he)完善相(xiang)關理論(lùn)中發揮(huī)重要的(de)作用。

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