摘要:利(lì)用計算流體(tǐ)力學數值計(ji)算仿真方法(fǎ)，對渦街流量(liàng)計 以水爲介(jie)質進行了仿(pang)真分析，得到(dao)一些流場分(fen)析結果。 由渦(wo)街流量計測(cè)量原理可知(zhī)，隻要在流量(liang)标準裝置上(shàng)測得儀表系(xì)數K,就可以得(de)到流量。
1仿真(zhen)數學模型與(yǔ)邊界條件
1.1仿(páng)真數學模型(xíng)
　　當介質爲水(shui)時，由雷諾數(shu)可知，在裝置(zhi)的整個流量(liàng)範🍓圍内，流量(liàng)計内部的流(liu)動爲湍流流(liú)動。采用K-ε湍流(liu)模型，結合三(sān)維不可壓縮(suō)黏性流體的(de)N-S方程，建立封(fēng)閉方程💞組。
　　其(qi)中湍流動能(neng)K的輸運方程(chéng)和湍流耗散(san)率ε的輸運方(fāng)程分别爲
 
　　其(qí)中湍流運動(dong)黏性系數ʋt與(yǔ)湍流動能産(chǎn)生項P分别爲(wei)
 
　　式中:u一流體(ti)在軸向坐标(biao)x的速度;ʋ一流(liu)體在徑向坐(zuò)标r下的速度(dù)。
　　以上4組方程(chéng)使用CFD仿真軟(ruan)件進行壓力(lì)-速度耦合，用(yòng)有限體⛹🏻‍♀️積法(fǎ)進行離散處(chu)理，壓力采用(yòng)砌體力加權(quán)離散🏃🏻‍♂️格式，動(dong)量、湍動能與(yu)湍動能耗散(san)率均采用二(er)階迎風離散(san)格💁式。
1.2仿真物(wu)理模型
　　選擇(ze)DN50口徑的渦街(jiē)流量計，利用(yong)StarCCM軟件建立渦(wo)街流量✉️計幾(jǐ)何❌模型并劃(hua)分網格，渦街(jie)流量計發生(shēng)體橫截⭐面網(wang)格如圖1所示(shì)。
 
　　爲(wèi)了提高計算(suan)效率,渦街發(fā)生體處重點(dian)加密,其他區(qu)域适當稀疏(shū)。由圖1可知，渦(wō)街發生體所(suo)處流場網格(ge)均⭐勻加密。通(tong)過加密畫法(fa)，靠近渦街發(fa)生體的橫截(jie)面網格較密(mi)，遠離渦街發(fa)生🌏體而靠近(jìn)管壁的網格(gé)較稀疏。
2.2仿真(zhēn)條件設定
　　目(mu)前仿真僅選(xuan)擇不可壓縮(suo)的水爲介質(zhi)，對于不可壓(ya)縮流體水密(mi)度以實驗室(shi)測量結果爲(wèi)依據。模型選(xuǎn)擇RNGk-ε雙方程湍(tuān)流模型，該模(mó)型可以很好(hǎo)地處理高應(yīng)變率🤩以及流(liu)線彎曲🚶程度(du)較大的流體(ti)流動，非常适(shi)合具有🔴旋渦(wo)脫落現象的(de)渦街流場仿(pang)真。
2流場仿真(zhēn)分析
　　影響渦(wō)街流量計旋(xuan)渦頻率的是(shì)發生體兩側(cè)的流速U;和發(fa)生👄體的結構(gou)，由于發生體(ti)結構尺寸是(shì)固定的，因此(ci)頻率隻與U相(xiàng)關，需要觀測(cè)在相同人口(kou)流速U條件下(xia)的U變化來得(dé)到頻率的變(bian)化。而速度的(de)變化必然會(huì)導緻流體密(mi)度的變化，因(yīn)此可觀測發(fā)生體✏️兩側的(de)密度雲圖，從(cong)而判斷可壓(yā)縮性對渦街(jiē)流量計流速(sù)U,的影響，通過(guo)仿真得到不(bu)可壓縮流體(ti)水的㊙️靜壓雲(yun)圖(見圖2)、不㊙️可(ke)壓縮流體水(shuǐ)的🈲速度雲圖(tu)(見圖3)。
 
 
　　爲判斷(duàn)是否爲充分(fen)發展流動，特(tè)測量Y軸方向(xiang)的力(見圖4、圖(tu)5) 由圖4、圖5可知(zhi)，經過一段時(shi)間後流場處(chù)于穩定狀🛀态(tai)。對圖5中靜壓(ya)數值進行快(kuai)速傅立葉變(bian)換，得到3種介(jie)質下的旋渦(wō)脫離頻率♈圖(tu)(見圖6)。
 
　　通過讀(dú)取圖6不可壓(yā)縮流體水的(de)旋渦脫落頻(pin)率圖🔴最高🈲點(diǎn)的頻率，可得(de)到水旋渦脫(tuo)落頻率爲340Hz。
3結(jie)束語
　　利用軟(ruan)件實現了渦(wō)街流量計在(zài)不可壓縮流(liu)體水的流場(chǎng)仿真，根據卡(kǎ)門渦街的産(chǎn)生機理，仿真(zhen)出渦街流量(liang)計在不可壓(yā)縮流體水下(xià)的頻率值，爲(wei)下一步進行(háng)空氣、蒸汽計(ji)量打下了堅(jian)實的🔴基礎。

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