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)%。     

扩散角对临界流音速喷嘴流出系数的影响

以满足ISO 9300规定的圆环形喉部喷嘴为基础,对不同扩散角,大气环境中喉径为0.15mm～5mm,2.0×103＜Ret＜6.6×104时临界流音速喷嘴流出系数的影响进行了研究.模拟计算结果表明:喉径在1 mm以上的喷嘴,扩散角变化对流出系数几乎不存在影响;喉径1mm以下的喷嘴,喷嘴流出系数会随着扩散角的增加而增加.在此基础上,提出了等效临界流的概念并对模拟计算结果进行分析.采用等效喉径,或等效喉径与最小等效喉径间的差值δ,可以对扩散角与流出系数间的关系进行很好地解释.     

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。     

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.     

音速喷嘴入口段形状对流出系数的影响

通过数值模拟的方法对喷嘴入口段形状对流出系数的影响进行了研究.喷嘴形状测量发现,喷嘴入口段的圆心都出现在喷嘴喉部的下游,此结构使得喷嘴的流出系数较理想形状下喷嘴的流出系数有所增加.考虑流量计算中密度、速度与温度的关系,及温度与边界层厚度的关系,推导了流出系数与边界层厚度间关系的表达式.应用推导得到的关联式,对不同喷嘴入口段边界层对流出系数的影响进行预测,其结果和模拟结果相一致.     

柱塞式校准器检定临界流喷嘴的实验研究

介绍了一种采用标准柱塞结构的临界流喷嘴校准器的原理和组成.根据临界流喷嘴的流量特性建立了检定数学模型,同时建立工作腔气体状态方程,并进行分析.对该校准器工作腔的压力和温度进行了大量实验研究,结果表明,工作腔内气体的压力和温度在检定过程中能够保持稳定,有益于提高检定的精度和效率.利用该校准器进行临界流喷嘴背压比试验,调节被测喷嘴背压比,检测其实际流量,得到与理论曲线相一致的流量特性曲线,从而为临界流喷嘴的特性研究提供了一个良好的手段.     

音速喷嘴扩散段形状对流出系数的影响

以满足ISO 9300规定的圆环形喉部喷嘴为基础,设计了没有扩散段、极短扩散段及扩散段长度为喉径共3种不同扩散段形状的喷嘴,采用数值模拟的方法对喉径为13.7 mm和30 mm的喷嘴进行了模拟计算.将模拟计算结果与经验公式及试验结果作了对比,验证了模拟计算结果的可信性.又以30mm喉径喷嘴的模拟计算结果为基础,对不同扩散段形状喷嘴流出系数间存在差异的原因进行了分析.发现与密度场相比,速度场的分布对流出系数的大小起了更加重要的决定性作用;临界流的等效直径与流出系数正相关.     

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     

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。     

音速喷嘴临界背压比测试方法的比较分析

临界背压比是音速喷嘴最重要的条件保证性参数.对于喉部雷诺数小于200000的音速喷嘴,其临界背压比不再有理论公式可以描述,只能进行一次实流测试来得到.建立了一套音速喷嘴临界背压比的测试系统,并对喷嘴串联方法和标准流量计方法进行了分析和比较,认为前者是较好的方法,其优势主要体现在不必用恒压模式逐点测量,测试速度快,测试结...     

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。     

ISO 9300换版对音速喷嘴喉径及流出系数修正影响

扼要阐述了临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置的基本工作原理,详细比较1990和2005版ISO9300标准系列临界流文丘里喷嘴喉部直径设计方法和数据;提出了喷嘴流出系数修正方法及其必要性。     

气体流量标准装置喷嘴设计及流出系数修正

扼要阐述了临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置的基本工作原理,详细介绍了系列临界流文丘里喷嘴喉部直径设计方法;提出了喷嘴流出系数修正的必要性和计算公式。     

浅析MEMS喷嘴与ISO喷嘴的流出系数

流出系数作为音速喷嘴的关键参数之一,是衡量其流量特性的重要指标。人们已对其主要开展了实验研究、理论研究和数值模拟等几个方面的研究。MEMS喷嘴的引进与传统ISO喷嘴在流量特性有一定差异,对于它们之间相似和不同点,我们进行深入的学习。     

音速喷嘴下游管路内流场数值模拟及对流出系数的影响

通过理论分析和建立数学模型,采用CFD软件,分别对喉径为10 mm和0.96 mm两种音速喷嘴及下游管路内的流场进行了数值模拟;对流出系数的模拟值、经验值和实际值进行了比较,三者的值较为吻合.模拟结果还发现,气体静压在喷嘴出口处波动比较剧烈;临界背压比随着下游管路长度的改变而有所变化;当背压比小于一定数值时,管路内的静压力将出现波动.     

湿度对音速喷嘴流出系数影响的实验研究

归纳了湿度对音速喷嘴流出系数影响的几种常见修正方法。根据喷嘴几何尺寸与实验重复性对实验用音速喷嘴进行了筛选,存20m^3pVTt法气体流量基准装置上增加了湿度测量和控制设备,进行了不同湿度下音速喷嘴流出系数的对比实验。实验结果显示,虽然各修正方法间存在明显差异,但几种方法修正后的结果与经验公式计算结果间均有很好的一致性。     

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)。     

临界流文丘里喷嘴标准装置计量准确度影响因素分析

临界流喷嘴作为气体流量标准,以其不可替代的优点广泛应用于气体流量计的检定和校准。文章通过对其理论进行研究,分析了各个参数对其计量精度的影响,尤其对临界流函数及流出系数进行了重点分析,为高精度临界流喷嘴的设计提供了重要的参考依据。     

低雷诺数临界流喷嘴的校准不确定度评定

低雷诺数临界流喷嘴用于膜式燃气表示值误差的检定.文章首先阐述了检定临界流喷嘴流出系数的气体活塞式校准器结构、工作原理.然后根据检定方法和数学模型,对不确定度来源进行分析评定,通过实验举例给出典型临界流喷嘴流出系数及其扩展不确定度.采用气体活塞式校准器动态检定临界流喷嘴流出系数,其扩展不确定度可达0.15%,重复性优于0...     

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。