Numerical analysis of the flow around the averaging impact sensor

• Autorzy: Dobrowolski B. , Kabaciński M. , Pospolita J.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna analiza przepływu wokół uśredniającego czujnika spiętrzającego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The development of numerical methods and computer engineering enables a theoretical analysis of the fluid flow in the surroundings of impact flowmeters using numerical solutions of the basic equations of fluid mechanics. The paper presents a mathematical model of the fluid flow around the impact sensor based on equations of motion of a viscous fluid and equations k-[epsilon] RNG for a turbulence model. The equations of the mathematical model were solved with the finite volume method and the software FLUENT. The obtained results were used for the analysis of velocity and pressure fields around the sensor and inside its averaging chambers. The characteristics of impact flow sensors with different shapes were numerically determined. Numerical calculation results were completed with the data of experiments realized in an aerodynamic tunnel.

PL

Uśredniająca rurka spiętrzająca z armaturą oraz przetwornikiem różnicy ciśnień stanowi przepływomierz piętrzący, który umożliwia wyznaczenie strumienia masy lub objętości na podstawie zmierzonej różnicy ciśnień pomiędzy dwoma odseparowanymi komorami. Zaletą tego typu przepływomierzy jest niestwarzanie dodatkowych oporów przepływu oraz łatwość montażu. Stąd coraz więcej uwagi poświęca się tego typu przepływomierzom, a zwłaszcza ich możliwościom metrologicznym. Dotychczas badania tego typu przepływomierzy realizowano na drodze eksperymentalnej. Rozwój metod numerycznych i techniki komputerowej umożliwił teoretyczną analizę przepływu płynu w otoczeniu przepływomierzy piętrzących w oparciu o numeryczne rozwiązania podstawowych równań mechaniki płynów. W pracy przedstawiono model matematyczny przepływu płynu wokół piętrzącego czujnika przepływu oparty na równaniach ruchu płynu lepkiego oraz równaniach k-[epsilon] RNG modelu turbulencji. Układ równań uzupełniono odpowiednimi warunkami brzegowymi. Równania modelu matematycznego rozwiązano metodę objętości skończonych z wykorzystaniem oprogramowania FLUENT. Na podstawie uzyskanych wyników dokonano analizy pól prędkości i ciśnień formułując pewne wnioski istotne z punktu widzenia metrologii przepływu. Numerycznie wyznaczono charakterystyki spiętrzających czujników przepływu o kilku różnych kształtach. Stwierdzono, że najkorzystniejszą metrologicznie charakterystykę ma badany dwuprofilowy prototyp czujnika przepływu. Wyniki obliczeń numerycznych uzupełniono wartościami uzyskanymi eksperymentalnie podczas badań czujników w tunelu aerodynamicznym.

Słowa kluczowe

EN

flow measurements; mathematical modelling; numerical methods

PL

pomiary przepływu; modelowanie matematyczne; metody numeryczne

• Wydawca: Komitet Metrologii i Aparatury Naukowej PAN
• Czasopismo: Metrology and Measurement Systems
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 11, nr 1
• Strony: 45--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dobrowolski B.

• Technical University of Opole, Chair of Thermal Engineering and Automatic Control

autor

Kabaciński M.

• Technical University of Opole, Chair of Thermal Engineering and Automatic Control

autor

Pospolita J.

• Technical University of Opole, Chair of Thermal Engineering and Automatic Control

Bibliografia

• 1. Waluś S.: Dobór parametrów konstrukcyjnych uśredniających rurek spiętrzających. Materiały konferencyjne „Pomiary przepływów i poziomów w energetyce”. Ślesin, kwiecień 1986.
• 2. Waluś S.: Przyczynek do modelu matematycznego rurki uśredniającej. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Automatyka z. 71, 1983.
• 3. Waluś S.: Przepływomierze próbkujące. Pomiary, Automatyka, Robotyka, 2/1999.
• 4. INTROBAR - czujnik przepływu uśredniający ciśnienie dynamiczne. Dokumentacja techniczna. INTROL - OPOLE 2000.
• 5. Kabza Z.: O niepewności pomiaru strumienia objętości cieczy rurkami uśredniającymi. Zeszyty Naukowe WSI w Opolu, Nr 194, Opole 1993.
• 6. PN-81/M-42366, Pomiary przepływu płynu. Pomiary strumienia objętości metodą całkowania bryły prędkości. WNT, Warszawa 1981.
• 7. Kabaciński M., Pospolita J.: Numeryczne badania piętrzącego czujnika przepływu. Pomiary Automatyka Robotyka, 4/2001.
• 8. Grabowski A., Iwanow K., Kabza Z.: Obliczanie przepływomierzy z sondami uśredniającymi ciśnienie dynamiczne. Materiały sympozjum METROLOGIA ‘83. Centrum Uczelniano Przemysłowe Metrologii i Systemów Pomiarowych Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1983.
• 9. Podręcznik Metrologii, Podstawy Praktyczne, Praca zbiorowa pod red. P. H. Sydenhama, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1990.
• 10. Pospolita J.: Przepływomierz różnicowo- ciśnieniowy do pomiaru w kanale o przekroju zamkniętym. Patent P 315387.
• 11. Kabza Z.: Pomiary strumieni płynów (przewodnik). Politechnika Opolska, Studia i monografie z. 90, Opole 1996.
• 12. Fluent 6.0.20, Fluid Dynamics Analysis Package. Fluid Dynamics International, Inc. 2002.
• 13. Dobrowolski B., Kabza Z., Pospolita J.: Theoretische und experimentelle Untersuchungen des Einflusses der Pulsationsstrtömung auf dis Charakteristiken der Drossel gerate, VDI Verlag. Reihe 7: Strtömungstechnik, nr 193, Düsseldorf, 1992.
• 14. Dobrowolski B., Kabza Z.: Zastosowanie modelowania matematycznego i symulacji cyfrowej do analizy zjawiska przepływu przez zwężki. Postępy Technologii Maszyn i Urządzeń, nr 2, 1983.
• 15. Dobrowolski B., Kabza Z., Pospolita J.: Numeryczne badania wpływu pulsacji ciśnienia na błędy pomiaru strumienia masy. Archiwum Hydrotechniki, Vol. 28, nr 3, s. 377-388, 1981.
• 16. Dobrowolski B., Kabza Z., Pospolita J.: Teoretyczna ocena wpływu pulsacji na błąd pomiaru średniej wartości strumienia masy. Archiwum Hydrotechniki, Vol. 30, nr 2, s. 168-174, 1983.
• 17. Ferziger J. H., Perić M.: Computational Method for Fluid Dynamics. Springer Verlag, Berlin Heidelberg 1999.
• 18. Walden H.,Stasiak J.: Mechanika cieczy i gazów w inżynierii sanitarnej. Arkady, Warszawa 1971.
• 19. Gambit 2.0.4, Fluid Dynamics Analysis Package. Fluid Dynamics International, Inc. 2002.