测量低黏度流体介质金属管浮子流量计的仿真研究

金属管浮子流量计是一种传统的变截面流量计，具有结构简单、工作可靠、压力损失小且稳定、可测低速流体介质等诸多优点，广泛应用于测量高温、高压及腐蚀性流体介质。目前，金属管浮子流量计设计采用经典浮子流量公式计算，其中流量系数α受到浮子形状和来流雷诺数等多种因素的影响，需要实验标定来确定。该设计方法需进行大量的实验，费用昂贵，周期很长，且获取的数据有限。为深入研究金属管浮子流量计的工作机理，笔者利用计算流体力学方法对金属管浮子流量计进行数值仿真，通过构造仿真模型为研究金属管浮子流量计的机理建立数值实验平台，优化传感器的结构；同时为金属管浮子流量计提供了低成本、短周期的设计方法。

      1 基本原理

      1.1 金属管浮子流量计的工作原理

      图1为金属管浮子流量计的工作原理示意。在垂直的锥形管中，放置一阻力件，即浮子。当流体自下而上穿过锥管时，受到浮子迎流体积阻挡而产生一个压差，从而对浮子形成向上的作用力，同时由于流体本身的黏性，对浮子产生黏性力，当这两个力的合力大于浮子本身的重力时，浮子就会向上升，同时浮子与锥形管问的环形流通面积增大，流速减低，此时浮子对流体阻力作用减小.当浮子受到的力达到平衡时，浮子就会停留在某一高度。传统的金属管浮子流量计设计采用经典浮子流量公式计算，即

      式中：qv为浮子流量计的