渦輪流量計(jì)物理模型的函數(shù)形式

來(lái)源：江蘇恒大儀表有限公司 2026年09月23日 07:14

使用不同粘度液體的渦輪流量計(jì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)也可以觀察到標(biāo)定曲線的分散現(xiàn)象。例如，同量計(jì)在航空燃料(μ=1.2x10-6m2/s)和液壓油(μ=16x10-6m2/s~100x10-6m2/s)下的標(biāo)定曲線會(huì)相差0.6%~2.2%8每一種粘度介質(zhì)對(duì)應(yīng)不同的標(biāo)定曲線，除非流量計(jì)在某個(gè)指定并且恒定粘度的介質(zhì)下工作，否則，用戶要想獲得.正確的測(cè)量結(jié)果，不得不依賴于變粘度試驗(yàn)臺(tái)。為了克服這個(gè)困難，研究人員引入了通用粘度曲線(universalviscositycurve,UVC)回,使用儀表系數(shù)K,(單位體積流體通過(guò)流量計(jì)時(shí)，流量計(jì)輸出的脈沖數(shù))與?/v(流量計(jì)輸出頻率與介質(zhì)運(yùn)動(dòng)粘度之比)的關(guān)系繪制標(biāo)定曲線，該方法將體積流量qv用流量計(jì)輸出頻率f來(lái)表示，使用?/v來(lái)歸并體積流量和運(yùn)動(dòng)粘度，如式(1)所示，通用粘度曲線本質(zhì)上反映了流量計(jì)靈敏度與雷諾數(shù)的關(guān)系:

d是渦輪流量計(jì)的口徑。將不同粘度下流量計(jì)的標(biāo)定數(shù)據(jù)繪制在一張圖內(nèi),形成一條平滑的標(biāo)定曲線.那么該標(biāo)定曲線就可以適用多種粘度,準(zhǔn)確度在+0.5%以內(nèi)。但是通，用粘度曲線僅適用于雷諾數(shù)相關(guān)區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)渦輪流量計(jì)的示值誤差(或儀表系數(shù))只與雷諾數(shù)有關(guān),而在適用范圍之外,就會(huì)出現(xiàn)隨粘度變化的分散性特征。

從上述分析可知，影響渦輪流量計(jì)準(zhǔn)確度的相關(guān)特性是介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度,而不是動(dòng)力粘度。Lee等[10-41和Rubin等[12通過(guò)動(dòng)量和機(jī)翼理論確定了流體阻力矩,由于當(dāng)時(shí)研究對(duì)象是氣體，在量程的高區(qū)部分,氣體動(dòng)力粘度變化的影響很小，于是他們簡(jiǎn)化了軸承阻力矩的影響，并認(rèn)為其在所研究的雷諾數(shù)范圍內(nèi)保持不變,他們的標(biāo)定數(shù)據(jù)表明,儀表系數(shù)是雷諾數(shù)的近似線性函數(shù)。當(dāng)把Lee的模型應(yīng)用到液體時(shí),卻無(wú)法解釋為何在低雷諾數(shù)范圍,流量計(jì)在不同粘度介質(zhì)下的標(biāo)定曲線出現(xiàn)分散。[13][14]Pope等和Wright等在研究丙二醇水混合物替代Stoddard輕質(zhì)礦物油作為渦輪流量計(jì)的校準(zhǔn)介質(zhì)時(shí)擴(kuò)展.了Lee模型.把軸承阻力矩引入對(duì)理想流量計(jì)儀表系數(shù)K;(rad/m&39;)的修正,將基于角頻率o(rad/s)的流量計(jì)儀表系數(shù)Kw(rad/m2)表示為:

式(5)中4個(gè)含待定系數(shù)的修正項(xiàng)依次分別為:流體阻力項(xiàng)，軸承靜態(tài)阻力項(xiàng)，軸承粘性阻力項(xiàng),以及由于軸向推力和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)不平衡引起的軸承阻力項(xiàng)。項(xiàng)影響很小，可以忽略不計(jì)。在研究中高壓氣體渦輪流量計(jì)時(shí)考慮到軸與軸承之間的潤(rùn)滑油處于層流狀態(tài)，認(rèn)為渦輪軸承阻力矩與其渦輪旋轉(zhuǎn)角速度呈一階線性關(guān)系,他們?cè)凇皽u輪減速”實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),軸承阻力對(duì)渦輪流量計(jì)的影響在低雷諾數(shù)下尤其明顯,基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),提出了以下的模型:

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