涡轮流量传感器气液两相流仿真与实验研究

"涡轮流量传感器测量气液两相流的数值仿真与实验验证 (2008年)"，这篇论文研究了使用Fluent软件进行的涡轮流量传感器在处理体积含气率低于10%的气液两相泡状流的数值模拟。通过双流体模型，研究人员分析了仪表系数迁移量作为评估传感器性能的标准，并揭示了入口体积含气率增加对传感器内部流场的影响，特别是叶片吸力面侧和叶片尾缘附近气相体积分数的显著增长。基于这些发现，他们对现有传感器进行了改进设计，并在天津大学自动化学院的实验装置上验证了改进设计的有效性。 本文的核心知识点包括： 1. **双流体模型**：这是一种用于模拟气液两相流动的计算流体动力学（CFD）模型，它将气体和液体分别处理，考虑两相间的相互作用，适用于分析涡轮流量传感器中的复杂流场。 2. **Fluent软件**：这是一个广泛使用的CFD工具，用于解决各种工程问题，包括流体流动、传热和化学反应等，本研究中用它来执行数值仿真。 3. **涡轮流量传感器**：传感器内部装有旋转叶片，当流体通过时，叶片的转速与流体流速成比例，从而测量流量。在气液两相流中，传感器的性能会受到气泡的影响。 4. **体积含气率**：描述混合流体中气体所占的体积比例，是衡量两相流状态的重要参数。在本文中，研究关注的是含气率低于10%的情况。 5. **仪表系数迁移量**：这是评价传感器在气液两相流中性能的一个指标，当含气率增加，传感器的仪表系数会发生变化，迁移量反映了这种变化的程度。 6. **流场分析**：通过数值模拟，研究了含气率增加对传感器内部流场的影响，特别是叶片附近气相体积分数的变化，这直接影响到传感器的测量精度。 7. **改进设计**：根据仿真结果，对传感器进行了优化，以减少含气率增加导致的仪表系数迁移量增大问题。 8. **实验验证**：在实验室条件下，利用天津大学自动化学院的气液两相流装置进行了实验，验证了改进设计能够有效改善传感器在气液两相流测量中的性能。 这篇论文对于理解和优化涡轮流量传感器在处理气液两相流情况下的性能具有重要意义，为实际工程应用提供了理论依据和技术支持。通过数值仿真与实验相结合的方法，研究人员能够更深入地理解气液两相流对传感器性能的影响，并提出切实可行的改进措施。