*,利用同軸安裝在一個封閉管道中的V錐體,通過對速度分布的重新分布(整形)容易取得流動調(diào)整效能。在一個相當寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)都能產(chǎn)生此功能,并且似乎是當遠離過渡區(qū)時,這種流動調(diào)整效能就更顯著。所謂過渡區(qū)是指在這個ReD區(qū)間流型會發(fā)生改變。(通常是指ReD為8000到10000之間的過渡)。
為展示流動調(diào)整功能,于2005年在圣安東尼奧的氣體研究院西南分院(SWRI),曾對一個4英寸(口徑為100mm)的V錐流量計進行了測試,測試時將不在同一平面的雙彎頭安裝在V錐流量計的上游和下游。將流動調(diào)整的效果與基線的數(shù)據(jù)進行比較。在以下的圖9至圖11示出了不在同一平面的雙彎頭和流量計的安裝圖及測試結(jié)果的數(shù)據(jù)。從圖9和圖10可以看出:氣流從裝置經(jīng)單彎頭后先流經(jīng)孔板,然后經(jīng)不在同一平面的雙彎頭后流入V錐流量計,然后再經(jīng)不在同一平面雙彎頭及單彎頭流回裝置。
在圖13中,Boundary Layers--邊界層;βEDGE—決定β值的V錐體邊緣;
Flow—流向;DP—差壓; 1/10,,W.C.—10分之1英寸水柱
圖13中,雙箭頭的說明是:高頻、低幅和低噪聲的差壓信號,其幅值約為2.5mm水柱。圖中示出的邊界層說明V錐流量計有自保護功能。以前關(guān)于V錐體的下游是小漩渦的設(shè)想并沒有導致錯誤的結(jié)果,利用現(xiàn)代計算機程序直觀地預(yù)示流體流線所發(fā)生的變化并看到一些差別。圖12(a)(b)(c)展示了應(yīng)用Abacus CFD軟件所得出的結(jié)果。
在圖14中,Cantilever Support—懸壁梁支撐件;Back of Cone---V錐體的后面; Wake—尾流; Flow---流向
V錐流量計能夠產(chǎn)生這種低噪聲信號的能力是它能夠在低差壓下使煤層甲烷(CBM)氣井正常運行和進行測量的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。這是因為對于一個深度為400英尺(188米)的煤層甲烷氣井,在它的井口處,CBM氣體的壓力僅有5磅/(英寸)2(1/3巴,即34.475 kPa)。這意味著在差壓式流量計的兩個取壓口之間能被利用的差壓僅約為15到20英寸水柱(即380mm到540mm水柱)。事實是:V錐流量計所產(chǎn)生的是一個加在差壓計上的很小的信號。V錐流量計能測量氣體很小的流量,此流量相應(yīng)所產(chǎn)生的差壓值可以低到1英寸水柱(即25.4mm水柱)。如圖16所示。
根據(jù)S.Ifft在90年代初的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):對于一些小口徑的孔板流量計,孔板節(jié)流裝置所產(chǎn)生的疊加在差壓平均值上的波動信號,其幅值高達1英寸水柱(25.4mm水柱)。而在一些薄煤層的和接近完成的CBM氣井的井口處,可能利用的壓力也就這么大。詳見圖17。
對于孔板流量計是典型的高幅值、低頻率的噪聲信號。其起因是差壓取壓點處,特別是孔板下游處的大漩渦。
不在同一平面雙彎頭測試時安裝與配管的照片
測試數(shù)據(jù)表明有±0.5%的離散度
在圖中,紅色實線--Cd值;粗黑線--Cd(Max)—Cd大值;細黑線--Cd(Min) —Cd小值; 藍色線—Average--平均值
在左方框中文字的譯文:Cd平均離散度的平均值,Cd:+/-0.5%
在右方框中文字的譯文:Cd平均值的離散度:1%(從高點到低點)
縱座標;Cd值; 橫座標:雷諾數(shù)
圖中,頂部英文的譯文:在西南研究院(SWRI)對4英寸(D=100mm)V錐流量計的測試結(jié)果(在不在同一平面雙彎頭之后)
曾經(jīng)設(shè)想在V錐體的后部發(fā)生的是小漩渦。隨著計算機化的流體動力學(CFD)的出現(xiàn),可以清楚地看到情況似乎并不全是這樣。如圖13所示。
新的假設(shè)是:V錐體就類似像一個船一樣會產(chǎn)生尾流,然而漩渦是相當大的,其長度約為V錐體直徑的2至3倍,而且經(jīng)由V錐體的圓周長有大量的漩渦。人們想像差壓(△P)的低噪聲信號可能是由于在孔口的中心軸線的界面處發(fā)生相位的互相抵消。如圖12和圖14所示。
V錐體周圍的速度向量。
在圖12(a)方框中英文原文的譯文是:通過示出的速度向量表明在V錐流量計的環(huán)形喉部的流動調(diào)整作用。CFD---計算機化的流體動力學
圖12(c) 新CFD所展示的流線全部尾流。
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