基于CFD仿真差压式微小流量计设计

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微小流量计量在多种场合中有着广泛应用,随着新能源汽车的兴起,甲醇燃料汽车市场占有比率逐年提高,而甲醇燃料是由汽油、甲醇按照一定比例经过严格调配制成,如果无法精准控制甲醇在汽油燃料中的比例,使用该燃料会导致汽车发动机非常规排放未燃甲醇和其他对人类身体有害物质,而控制甲醇比例需要实现甲醇微小流量测量,目前测量甲醇微小流量的流量计普遍存在精准度低,线性误差大、下限不够低等问题。因此,本文针对微小流量测量进行研究,其主要工作如下:以提高流量计测量微小流量的精准度和流量下限为目的,基于CFD仿真技术,研究差压式流量计和叶轮式流量计的结构参数对测量结果的影响,并通过对比和分析,确定差压式流量计作为测量微小流量的流量计。建立了测量微小流量的标准装置,主要实现电磁阀门开关的精准控制以及被检表电流信号输出设置和采集等功能,最终根据CFD仿真结果制作差压式微小流量计实验样机,进行水流量实验研究,最终仿真数据进行对比,结果表明,与CFD仿真结果趋势一致。本文的主要研究成果如下:(1)基于CFD仿真对差压式微小流量计和叶轮式流量计的结构参数对测量性能的影响,并通过对比和分析,确定了适合测量微小流量的方案,该方案可实现流量范围50 m L/h~600 m L/h的测量,对应仪表系数线性度误差小于5%。(2)设计了微小流量的检定装置,该装置采用的静态称重法原理,实现10 m L/h~600m L/h流量范围内对被检表的检定,该装置的扩展不确定度为1.72%。(3)根据对差压式流量计的仿真结果分析,制作了差压式流量计的试验样机,并进行实流测试,结果表明,与CFD仿真结果趋势一致,能够实现流量范围10 m L/h~600m L/h内的流量测量,其在流量点240 m L/h~400 m L/h内的仪表系数线性度误差小于3%。
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