基于质量守恒原理的临界流喷嘴动态检定方法研究

针对低雷诺数临界流喷嘴喉径小,几何测量困难,常用的负压式PVTt装置难以对喷嘴进行最大背压比试验等问题,设计了一种以步进电机为动力的主动活塞式气体流量校准器。依据流体力学质量守恒原理,提出按PcTt参数动态检定临界流喷嘴流出系数的方法,建立了数学模型。经比对验证,动态检定方法准确、可行,流出系数Cd的重复性达到(0.02~0.05)%。     

音速喷嘴临界流状态过渡的CFD分析

音速喷嘴是最常用的气体标准流量计之一,结构简单,准确度高,但其内部流动却较为复杂.利用CFD工具模拟了喷嘴内部的流场及温压分布,分析了喷嘴临界流状态前后的流动变化,为喷嘴的使用者提供一些理论参考.临界背压比是音速喷嘴应用过程中的一个重要参数,临界背压比的测量通常可以用标准流量计和喷嘴串联这两种方法,利用数值结果对两种方法进行了初步的分析比较.     

临界流喷嘴流道廓形对流出系数影响初探

研究低雷诺数临界流喷嘴流动特性.阐述了喷嘴的基本廓形和检测流量公式,对日本OVAL公司制造的喷嘴和国产喷嘴进行了入口段和出口扩散段形状的比对实验.实验结果表明:同一喷嘴,改变流向,流出系数也随即改变;圆弧入口的喷嘴的流出系数和临界背压比值,比锥形入口的喷嘴大;喷嘴喉径越小,这一特性越明显.实验结果对喷嘴设计与应用者具有一定的参考价值.     

低雷诺数下临界流文丘里喷嘴背压比测试

结合国外对小型临界流文丘里喷嘴的研究成果和河北省计量监督检测院的测试数据,分析了小型临界流文丘里喷嘴应用中的一些问题,并从中得到了一些启示,提出一些建议。     

基于LabVIEW的临界流喷嘴检定系统的设计

为提高临界流喷嘴检定的效率,浙江省计量科学研究院进行了新型柱塞式气体流量标准装置的探索研究.首先阐述了该新型标准装置用于检定临界流喷嘴的工作原理和过程,建立了数学模型.然后根据检定要求设计了一种基于LabVIEW平台的临界流喷嘴检定测控系统软硬件.利用LabVIEW平台开发设计上位机的测控程序,用于实现人机交互、传感器数据的显示和存储、检定流程控制、运动控制命令的计算生成和下发等.下位机采用可编程控制器(PLC),用于实现运动控制、阀门等动作控制、定时和传感器数据采集.上下位机间通过RS232串口进行通讯.进行实验研究,研制成功的检定系统人机界面友好、操作过程自动化,温度压力等关键参数稳定,检定结果重复性优于0.05%,与中国计量科学研究院PVTt法装置进行比对,一致性良好.目前,装置已投入运行近一年,运行稳定,数据准确可靠.     

临界流文丘里喷嘴的最大允许背压比

一、临界流文丘里喷嘴的最大允许背压比与临界压力比设临界流喷嘴的进口压力为p1、滞止压力为p0、喉部压力为p*、出口压力为p2。增大临界流喷嘴的滞止压力p0或减小临界流喷嘴的出口压力p2,即减小背压比(p2/p0),则流过临界流喷嘴的气体流量增加。当背压比减小到使临界流喷嘴达到临界压力比(p*/p0)c时,气体的流量达到最大,此时的背压比即为最大允许背压比,气体流速为当地声速。再继续降低背压比(p2/p0),流过临界流喷嘴的气体流速将保持不变。     

临界流喷嘴数值模拟研究初探

介绍了国内外有关CFD软件在喷嘴领域内的应用现状。使用Fluent软件对0.95~0.4背压比下,喉径分别为20mm、8mm和2mm喷嘴的流动进行了数值模拟计算。对临界压力比的模拟结果表明:在相同设计临界背压比下,计算得到的临界背压比较设计值低,且随着临界流喷嘴喉径的增加有缓慢地增加。此外,通过计算得到了各喉径下喷嘴流出系数,模拟与实验结果的差异保持在可接受的范围,且有相同的变化趋势。     

基于往复式柱塞与临界流喷嘴的动态流量发生控制研究

目的:动态流量计量性能是评价流量仪表的重要指标之一,但目前对于动态流量发生装置以及评价方法仍缺少相关研究;本文提出一种利用临界流喷嘴的限流特性,结合往复式柱塞持续输出可控流量的动态流量发生装置。方法:在AMESim仿真环境对实验系统进行建模,计算获取动态流量输出对应的柱塞缸轨迹曲线,由电子凸轮控制伺服驱动的柱塞缸动态调节喷嘴上游压力,进而实现动态流量的输出,通过往复式柱塞的交替运行实现流量的持续输出。结果:装置能够实现不同频率、幅值组合的正弦气体流量平滑输出,限于柱塞的运行速度,动态流量的输出频率最高约为0.2 Hz[幅值(0.084 8±0.000 5) g/s]。结论:基于往复式柱塞与临界流喷嘴的动态流量输出方案可行,后续可进一步开展动态流量评价方法研究,并针对流量仪表进行动态测试。     

用临界流文丘利喷嘴作为标准在线检定天然气流量仪表

本文叙述了临界流文丘利喷嘴的原理和在线检定孔板式节流装置的方法。通过实际应用取是了很好的效果，文中还介绍了采用微机自动采集数据及提高计量准确度的内容。     

文丘里喷嘴临界流的判定

本文详细介绍了文丘里喷嘴临界流判态函数pT的计算,为准确、快捷地判定气流是否达到临界状态提供了量化依据.     

流量测量临界流文丘里喷嘴的进展

简介颁布国际标准ISO9300《临界流文丘里喷嘴测量气体流量》(1990年)，十余年来国际上对该流量计的研究情况。主要在以下几方面有显著的进展：雷诺数使用范围的拓宽；流量方程中系数的研究；小型音速喷嘴的开发应用；小型音速喷嘴组合方法的研究；绝对测量法的探索等。国际标准化组织正在为修订ISO9300进行准备工作。     

临界流文丘里喷嘴流量计的原理与应用

提出了流出系数和临界流函数实用公式和图表对临界流文丘里喷嘴的实际应用能起到指导作用     

微小音速喷嘴临界背压比测试装置

音速喷嘴工作时的背压比小于临界背压比是实现并保持临界流的关键。现行国际标准建议,对于喉部雷诺数Red小于2×10⁵的音速喷嘴,需保持0.25的临界背压比或进行临界背压比的实际测量。基于此,建立了一套微小音速喷嘴临界背压比测试装置,该装置能够实现喉径为0.3~3mm,流量范围为0.05~5m³/h音速喷嘴临界背压比的测量,测量结果的扩展不确定度为0.56%(k=2)。     

音速喷嘴气体流量标准装置应用的试验研究

依据音速喷嘴独特的临界流状态测量原理,通过试验数据分析,阐述温度、压力的波动对流量测量的影响趋势和影响程度;同时,空气湿度的存在造成通过音速喷嘴的实际流量较相同条件下干空气的流量小,且其影响随着湿度的增加而增加,用作传递标准时必须进行湿度修正才能保证测量准确度;通过气体状态方程的理论推导,表明通过音速喷嘴的体积流量与被检流量计的体积流量状态一致。最后,对音速喷嘴流量标准装置的设计和使用提出了相关的技术建议。     

The influence of cavitation on the flow characteristics of liquid nitrogen through spray nozzles: A CFD study

Spray cooling with cryogen could achieve lower temperature level than refrigerant spray. The internal flow conditions within spray nozzles have crucial impacts on the mass flow rate, particle size, spray angle and spray penetration, thereby influencing the cooling performance. In this paper, CFD simulations based on mixture model are performed to study the cavitating flow of liquid nitrogen in spray nozzles. The cavitation model is verified using the experimental results of liquid nitrogen flow over hydrofoil. The numerical models of spray nozzle are validated against the experimental data of the mass flow rate of liquid nitrogen flow through different types of nozzles including the pressure swirl nozzle and the simple convergent nozzle. The numerical studies are performed under a wide range of pressure difference and inflow temperature, and the vapor volume fraction distribution, outlet vapor quality, mass flow rate and discharge coefficient are obtained. The results show that the outlet diameter, the pressure difference, and the inflow temperature significantly influence the mass flow rate of spray nozzles. The increase of the inflow temperature leads to higher saturation pressure, higher cavitation intensity, and more vapor at nozzle outlet, which can significantly reduce mass flow rate. While the discharge coefficient is mainly determined by the inflow temperature and has little dependence on the pressure difference and outlet diameter. Based on the numerical results, correlations of discharge coefficient are proposed for pressure swirl nozzle and simple convergent nozzles, respectively, and the deviation is less than 20% for 93% of data.     

滑阀真空泵性能再探

本文对滑阀真空泵的性能作了进一步研究,提出了活动密封的新概念,研究了排气速度、排气流道大小和形状对泵的性能的影响,阐明了滑阀泵噪声机理研究中的又一个新噪声源——导轨对滑阀杆的撞击,分析了泵的噪声传播和屏蔽,讨论了减少摩擦功的途径。     

A note on critical flow section in collector channels

Generalized solution for the location of critical flow section in collector channels is presented. Based on the concept of the singularity, the dynamic equation of spatially varied flow (SVF) is solved using the flow resistance equations of von Karman (for rough regime) and Jain (for transitional and smooth regimes). The advantage of using Jain’s equations is that they provide the explicit forms of the Colebrook-White and Nikuradse equations. Computational steps for the determination of critical flow section in a collector channel, being dependent on channel geometry, roughness, longitudinal bed slope and inflow discharge, are given for different channel shapes.     

喷雾冷却临界传热特性试验研究

为了进行极限热工况下的喷雾冷却传热特性研究,设计并搭建采用蒸馏水及乙醇溶液喷雾冷却试验台,分析结构参数、喷雾流量、喷雾腔内压力等对喷雾冷却临界热流密度的影响。试验结果表明:临界热流密度随槽道深度增加先增大后减小,最佳槽道深度为0.8 mm,此时临界热流密度达到326 W/cm^2;随着喷雾流量的增加,临界热流密度始终增大;喷雾腔内压力对临界热流密度基本没有影响。计算结果表明,喷雾冷却效率随槽道深度增加而提升,随喷雾流量的增加而减弱。     

水流量综合标准装置

本单位设计的水流量综合标准装置 ,主要由标准金属量器组、标准流量计、供水系统、管路系统、控制台和换向器组成。装置结合汽车罐检定装置等五套装置的各自优点 ,通过对金属量器进行不同的选择和组合 ,对检定管道出口处的改进 ,标准表法与容积法合一 ,可自行完成对标准表的量值传递等多项技术改进措施 ,实现一套装置可完成对汽车油罐车、水流量计、二等以下 10L以上的金属量器以及其他特殊罐体等多种计量器具的计量检定、校准工作     

声学多普勒测速仪标校技术研究

为了提高声学多普勒测速仪输出速度的准确度,安装过程中测速基阵与载体之间的偏差角不可忽略,安装偏差角包括航向偏角,横摇角及纵摇角三类。介绍了一种三维空间上的多普勒标定技术,通过高精度的GPS导航仪以及多普勒测速仪对海底测速,利用速度比值差校准航偏角。通过纵向剖面的几何关系,从航偏角出发进而获得纵摇角和横摇角的大小,完成了三维方向上多普勒测速仪的校准,使多普勒测速仪坐标系与载体坐标系能够进行精确转换,从而提高了声学多普勒测速仪输出速度的准确度。外场试验较好地证明了该方法的有效性,分析结论看出在二维平面上,造成误差的原因主要在于安装偏角的航向偏角,而在三维空间上,尤其垂向速度,误差主要由纵摇角和横摇角产生。该方法可以快速地对三维安装偏角进行校准,运算量小,并且在对海水测速后续研究中可以形成一套体系。