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

流量計量裝置的設(shè)計根據(jù)流體力學和氣體動力學原理， 流體在流動過程中必須遵循流體動力學原則，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)力等各種力的動力學平衡。氣體在由管道和流量計組成 的控制體系中流動，也必須遵循這一基本原理進行氣動設(shè)計。

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

1.前導流結(jié)構(gòu)形式

前導流器對渦輪流量計精確度的影響很大。目前，應(yīng)用 于各類速度型流量計的前導流型式比較多，從常用的導流體 結(jié)構(gòu)看，主要采用的形狀是錐形前導流、半球加直管段形前 導流兩種類型，也可以設(shè)計成半橢球形前導流。其共同的缺 點是對流場中流體流動性質(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)流體力學和氣體動力學理論分 析，采用流線形前導流。

2.不同結(jié)構(gòu)形式前導流實驗測量

為對不同結(jié)構(gòu)的前導流進行對比分析，結(jié)合150/1600 型氣體流量計的設(shè)計，針對性的開展對比試驗。實驗采用 150/1600型氣體流量計主體，即口徑為150mm，量程為50? 1600m3/h。

實驗對象：

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

(2)半球加直管段前導流（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，葉 片長度與直管段長度相同。

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

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

3.實驗數(shù)據(jù)

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

由圖6可也得出以下實驗結(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。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。

其原因我們認為是因為橢球形、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分 離的產(chǎn)生，有效抑制分離渦的產(chǎn)生，減少流體流動能量損失。 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的關(guān)鍵部件前導流進行了 改進設(shè)計。設(shè)計上拋棄了原有的整流柵結(jié)構(gòu)，改為在前導流 上加導流葉片，采用流線形前導流，在保證被測流體流動穩(wěn) 定的同時，顯著降低了流經(jīng)前后的壓力損失。改進后的渦輪 氣體流量計使得其綜合性能得到了提高，達到了預(yù)期目的。