本文主要對氣體渦輪流量計(jì)的關(guān)鍵部件前導(dǎo)流進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)上拋棄了原有的整流柵結(jié)構(gòu)，改為在前導(dǎo)流上加 導(dǎo)流葉片，采用流線形前導(dǎo)流，在保證被測流體流動(dòng)穩(wěn)定的同時(shí)，顯著降低了流經(jīng)前后的壓力損失。改進(jìn)后的渦輪氣體流量 計(jì)使得其綜合性能得到了提高，達(dá)到了預(yù)期目的。

流量計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)根據(jù)流體力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)原理， 流體在流動(dòng)過程中必須遵循流體動(dòng)力學(xué)原則，即 Navier-Stokes (納維葉-斯托克斯）方程組，保持瞬變慣性 力、位變（遷移）慣性力、質(zhì)量（徹體）力、表面壓力、黏 性應(yīng)力等各種力的動(dòng)力學(xué)平衡。氣體在由管道和流量計(jì)組成 的控制體系中流動(dòng)，也必須遵循這一基本原理進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)。

氣體渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖1，其機(jī)械部分主要部件包 括：整流柵、前導(dǎo)流、葉輪、后導(dǎo)流等。

1.前導(dǎo)流結(jié)構(gòu)形式

前導(dǎo)流器對渦輪流量計(jì)精確度的影響很大。目前，應(yīng)用 于各類速度型流量計(jì)的前導(dǎo)流型式比較多，從常用的導(dǎo)流體 結(jié)構(gòu)看，主要采用的形狀是錐形前導(dǎo)流、半球加直管段形前 導(dǎo)流兩種類型，也可以設(shè)計(jì)成半橢球形前導(dǎo)流。其共同的缺 點(diǎn)是對流場中流體流動(dòng)性質(zhì)的破壞一一容易產(chǎn)生分離渦。為 了抑制分離渦的產(chǎn)生，可根據(jù)流體力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)理論分 析，采用流線形前導(dǎo)流。

2.不同結(jié)構(gòu)形式前導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)測量

為對不同結(jié)構(gòu)的前導(dǎo)流進(jìn)行對比分析，結(jié)合150/1600 型氣體流量計(jì)的設(shè)計(jì)，針對性的開展對比試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用 150/1600型氣體流量計(jì)主體，即口徑為150mm，量程為50? 1600m3/h。

實(shí)驗(yàn)對象：

(1)錐形前導(dǎo)流（圖3-2):葉片數(shù)6個(gè)，葉片長度與 錐形高度相同。

(2)半球加直管段前導(dǎo)流（圖3):半球半徑與直管段 半徑相同，直管段高度與底圓半徑相等，葉片數(shù)12個(gè)，葉 片長度與直管段長度相同。

(3)半橢球形前導(dǎo)流（圖4):橢球短徑與前兩類底圓 半徑相同，長徑也與前兩種導(dǎo)流長度相同，葉片數(shù)12個(gè)， 葉片長度為倒流總長度的2/3。

(4)流線形前導(dǎo)流（圖5):流線型前導(dǎo)流底圓與前三 類底圓半徑相同，其母線為一對數(shù)函數(shù)，葉片數(shù)12個(gè)，葉 片長度為倒流總長度的 2/3。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在上述四種前導(dǎo)流結(jié)構(gòu)下，渦輪流量計(jì)其余部件結(jié)構(gòu)相 同，我們在不同流量狀態(tài)下測量流體流經(jīng)流量計(jì)后的壓力損失曲線如圖6。

由圖6可也得出以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

在小流量（<150m3/h)狀態(tài)下，四種結(jié)構(gòu)的壓力損 失都比較小。

隨著流量增大，4種結(jié)構(gòu)的壓力損失都在迅速增加；

在大流量狀態(tài)下，錐形結(jié)構(gòu)壓力損失最大，半球 形加直線段壓力損失有較好的改進(jìn)。半橢球結(jié)構(gòu)和流線形結(jié) 構(gòu)的壓力損失量都相對小。

半橢球結(jié)構(gòu)和流線形結(jié)構(gòu)的壓力損失相當(dāng)接近， 但在大流量處流線形結(jié)構(gòu)在減少壓力損失方面還是有微弱 的優(yōu)勢。

其原因我們認(rèn)為是因?yàn)闄E球形、流線形外形過渡更加合 理，能優(yōu)化被測流體主流速度分布，有利于降低流體流動(dòng)分 離的產(chǎn)生，有效抑制分離渦的產(chǎn)生，減少流體流動(dòng)能量損失。 而且由于流通截面逐步收縮，器收縮的過程也是漸進(jìn)式的， 有利于避免壓損。

4.結(jié)論

本文主要對氣體渦輪流量計(jì)的關(guān)鍵部件前導(dǎo)流進(jìn)行了 改進(jìn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)上拋棄了原有的整流柵結(jié)構(gòu)，改為在前導(dǎo)流 上加導(dǎo)流葉片，采用流線形前導(dǎo)流，在保證被測流體流動(dòng)穩(wěn) 定的同時(shí)，顯著降低了流經(jīng)前后的壓力損失。改進(jìn)后的渦輪 氣體流量計(jì)使得其綜合性能得到了提高，達(dá)到了預(yù)期目的。