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涡轮流量计物理模型的函数形式 

发布时间:2022-08-09 11:18:31 点击次数:
 
  使用不同粘度液体的涡轮流量计标定实验也可以观察到标定曲线的分散现象。例如,同一流量计在航空燃料(μ=1.2x10-6m2/s)和液压油(μ=16x10-6m2/s~100x10-6m2/s)下的标定曲线会相差0.6%~2.2%8每一种粘度介质对应不同的标定曲线,除非流量计在某个指定并且恒定粘度的介质下工作,否则,用户要想获得.正确的测量结果,不得不依赖于变粘度试验台。为了克服这个困难,研究人员引入了通用粘度曲线(universalviscositycurve,UVC)回,使用仪表系数K,(单位体积流体通过流量计时,流量计输出的脉冲数)与ƒ/v(流量计输出频率与介质运动粘度之比)的关系绘制标定曲线,该方法将体积流量qv用流量计输出频率f来表示,使用ƒ/v来归并体积流量和运动粘度,如式(1)所示,通用粘度曲线本质上反映了流量计灵敏度与雷诺数的关系:
 
d是涡轮流量计的口径。将不同粘度下流量计的标定数据绘制在一张图内,形成一条平滑的标定曲线.那么该标定曲线就可以适用多种粘度,准确度在+0.5%以内。但是通,用粘度曲线仅适用于雷诺数相关区域,在该区域内涡轮流量计的示值误差(或仪表系数)只与雷诺数有关,而在适用范围之外,就会出现随粘度变化的分散性特征。 
  从上述分析可知,影响涡轮流量计准确度的相关特性是介质的运动粘度,而不是动力粘度。Lee等[10-41和Rubin等[12通过动量和机翼理论确定了流体阻力矩,由于当时研究对象是气体,在量程的高区部分,气体动力粘度变化的影响很小,于是他们简化了轴承阻力矩的影响,并认为其在所研究的雷诺数范围内保持不变,他们的标定数据表明,仪表系数是雷诺数的近似线性函数。当把Lee的模型应用到液体时,却无法解释为何在低雷诺数范围,流量计在不同粘度介质下的标定曲线出现分散。[13][14]Pope等和Wright等在研究丙二醇水混合物替代Stoddard轻质矿物油作为涡轮流量计的校准介质时扩展.了Lee模型.把轴承阻力矩引入对理想流量计仪表系数K;(rad/m&39;)的修正,将基于角频率o(rad/s)的流量计仪表系数Kw(rad/m2)表示为: 
 
  式(5)中4个含待定系数的修正项依次分别为:流体阻力项,轴承静态阻力项,轴承粘性阻力项,以及由于轴向推力和转子系统的动态不平衡引起的轴承阻力项。最后一项影响很小,可以忽略不计。在研究中高压气体涡轮流量计时考虑到轴与轴承之间的润滑油处于层流状态,认为涡轮轴承阻力矩与其涡轮旋转角速度呈一阶线性关系,他们在“涡轮减速”实验中发现,轴承阻力对涡轮流量计的影响在低雷诺数下尤其明显,基于实验数据,提出了以下的模型: 
 
 

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