上游組合管件對內錐流量計性能的影響
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圖3 實驗裝置
管道直徑100mm，定義為1D。標準中默認的彎頭為90°彎頭，曲率半徑150mm。本實驗中彎頭符合GB/T12459—2005標準，同樣為DN100長半徑90°彎頭，曲率半徑為150mm，法蘭焊接形式為對焊。表1給出實驗方案設計（DN100，實驗介質：常溫常壓氣體），對應不同前置管段和不同管件組合。其中，“○”表示實驗用直管段長度。符號“D”表示管道內徑。如5D表示內錐流量計活孔板上游端面距離管件法蘭端面的長度為5D。
以基準實驗作為參考基準?；鶞蕦嶒炃爸惫芏伍L50D，后直管段長3D，管道內流體流動為充分發展的湍流狀態。前期大量文獻表明，前直管段長度達到50D時，可以認為流場已經充分發展。同時，后直管段達到3D，不會影響內錐流量計流出系數。所有實驗管件上游直管段長10D。
表1 實驗方案設計 
3.1 基準實驗
內錐流量計基準實驗結果如圖4所示。從基準實驗結果可以看出：流出系數C基本穩定在0.93～0.95之間。
圖4 基準實驗結果
90°彎頭是一種比較簡單的管件，它只改變流動方向，對流場不產生收縮作用。但流動介質流過單彎頭以后，在管道橫截面上形成2個對稱的渦流，如圖5所示。這樣的渦流對流場影響非常劇烈，需要很長前直管段的充分發展才能將該影響消除。所以，單彎頭對前直管段的長度要求相對較高。
圖5 90°彎頭后的雙渦流
各管件實驗流出系數與基準實驗流出系數的相對誤差如圖6所示。從圖中可以看出：各組合管件對流出系數的影響均不大。最大相對誤差不超過0.6%。說明內錐流量計具有很好的抗流場擾動性能。從圖中可以看出：2種管件組合使相對誤差隨前直管段的減小而單調增大，但在全孔球閥+漸縮管的結果中，相對誤差在前直管段長度小于3D后出現隨前直管段長度的減小而減小的趨勢。該現象在仿真實驗中同樣存在。以全孔球閥+90°彎頭的仿真實驗結果為例，如圖7所示，從圖中可以看出：在前直管段長度為4D附近，相對誤差隨前直管段長度減小而減小的趨勢發生變化。在前直管段長度小于4D后，相對誤差隨前直管段長度的減小而增大。出現這種情況，是因為單彎頭后部流場復雜，除了在彎頭方向上出現流場偏移外，管道中還存在二次渦流。而流場中錐體對流動介質的擠壓效果，會因其自身特殊的的幾何形狀，而受流場中軸向渦流的影響。同時環狀流動區域內部流場情況復雜，導致其對后取壓孔的取壓影響并不像其他節流式流量計一樣存在單調變化的規律。
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