整流器內部流場的數值模擬研究*

王菊芬

(空軍油料研究所，北京 100076)

0 引言

通常，流量計的標定都是在充分發展流態下進行的。然而測量環境中各種管線配件產生的流體干擾，如漩渦流、扁平流和非對稱流，嚴重影響流量計的測量精度。由于安裝空間受限，往往難以提供足夠長的直管段以形成充分發展流，而加裝整流器是一個有效的解決辦法。

整流器由于造價便宜，安裝方便，整流效果顯著，在流量測量中得到了廣泛的應用。各國學者也進行了較為系統的理論和實驗研究[1-9]。隨著計算流體動力學的發展，數值計算方法逐漸應用于整流器的研究中[10-13]，以代替部分實驗，節省研究成本。目前，國內關于此問題的研究相對較少。

筆者對整流器的數值模擬進行了研究。利用數值計算手段分別研究了Laws整流器和NEL整流器的內部流場，流體干擾源為不在同一平面內的雙彎頭；并利用文獻[3]中的實驗結果對數值計算結果的有效性進行驗證。

1 數值計算模型

整流器內部流場的基本控制方程組為連續性方程：

(1)

和N-S運動方程：

(2)

由于雷諾應力的引入，基本控制方程組需結合紊流模型方程構成封閉方程組。整流器的數值模擬中，紊流模型選用標準k-ε雙方程模型的有效性已得到證實[13]。文中，模型方程中相關系數取值分別為：Cμ=0.09，C1=1.44，C2=1.92，σk=1.0，σε=1.3。

考慮到固體壁面區域，雷諾數較低，紊流發展不充分，特別是粘性底層，流動幾乎是層流，紊流切應力也就不起作用，故在近壁點采用壁面函數法來改善近壁區域的計算結果。……