Исследование пространственных гидрогазодинамических эффектов в проточной части вихревого расходомера

Александр Леонидович Карташев, Алексей Александрович Кривоногов

Аннотация


Исследованы трехмерные гидрогазодинамические эффекты, создаваемые измене
ниями 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.

Ключевые слова


вихревые расходомеры; тело обтекания; трехмерная структура вихря.

Полный текст:

PDF

Литература


Kremlevskiy P.P. Raskhodomery i schetchiki kolichestva: spravochnik [Flowmeters and Counters: Handbook]. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1989. 701 p.

Baker R.C. Flow Measurement Handbook. New York, Cambridge University Press, 2000. 524 p.

Lojcjanskij L.G. Mekhanika zhidkosti i gaza [Fluid Mechanics]. Moscow, Drofa Publ., 2003. 840 p.

Lapin A.P., Druzhkov A.M., Kuznetsova K.V. [Vortex Method of Flow Measurement: History and Line of Development]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Computer Technologies,

Automatic Control, Radio Electronics, 2014, vol. 14, no. 3, pp. 19–28. (in Russ.)

Von Karman T. Über den Mechanismus des Widerstandes, den ein bewegter Körper in einer Flussigkeit erzeugt. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, MathematischPhysikalische Klasse, 1911, S. 509–517.

Strouhal V. Über eine besondere Art der Tonerregung. Annalen der Physik und Chemie. Neue Folge, 1878, Bd. V, S. 216–251. DOI: 10.1002/andp.18782411005

Miller R.W., De Carlo J.P., Cullen J.T. A Vortex Flowmeter – Calibration Results and Application Experience. Proc. Flow-Con, Brighton, UK, 1977, pp. 549–570.

Zhukauskas A.A. Konvektivnyy perenos v teploobmennikakh [Convective Transfer in Heat Exchangers]. Moscow, Nauka Publ., 1982. 472 p.

Eronin M.V., Kratirov D.V., Miheev N.I., Molochnikov V.M. [Vortex Generation Behind a Bluff Body with Rough Frontal Area in a Restricted Flow]. Thermal Processes in Engineering, 2012,

no. 1, pp. 2–12. (in Russ.)

Dunaj O.V., Eronin M.V., Kratirov D.V., Miheev N.I., Molochnikov V.M. [Von Karman Vortices after the Bluff Body in a Limited Turbulent Flow and Turbulence in the Boundary Layer on the

Shedder]. Journal of Russian Academy of Sciences. Fluid Dynamics, 2010, no. 4, pp. 97–106. (in Russ.)

Lapin A.P., Druzhkov A.M., Kuznetsova K.V. [Analysis of the Dependence of the Strouhal Number in the Measurement Equation for Vortex Sonic Flowmeters]. Bulletin of the South Ural State

University. Ser. Computer Technology, Control, Radioelectronics, 2013, vol. 13, no. 4, pp. 70–77. (in Russ.)

Safonov E.V., Bromer K.A., Bogdanov V.D., Konyukhov A.V. [Optimization of the Location of Pressure Pulsations Sensor in Flow Part of Vortex Flow Meter]. Sensor and Systems, 2012, no. 8 (159),

pp. 38–39. (in Russ.)

ANSYS CFD – Post User’s Guide. Pennsylvania: ANSYS, Inc. Southpointe 275 Technology Drive, 2013. 348 p.

Bogdanov V.D., Konyukhov A.V., Krivonogov A.A., Safonov E.V., Dorohov V.A. [Using of Numerical Simulation Methods in the Development of Vortex Flow Meters]. Sensor and Systems, 2012,

no. 8 (159), pp. 40–43. (in Russ.)

Safonov E.V., Bromer K.A., Dorohov V.A. [Development of Virtual Test Bench for CFD in Flagless Vortex Flowmeter with Application of High-Performance Computing]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Computational Mathematics and Software Engineering, 2013, vol. 2, no. 4, pp. 109–115. (in Russ.)


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.