摘要:應(yīng)用粒子(zi)成像測(cè)速技術(shù)獲得了(le)渦輪流(liú)量計📱葉(ye)片入口(kou)⛱️流場的(de)速度分(fèn)布信息(xi)，并基于(yú)該測量(liang)結果，運(yun)用T-G模型(xíng)理論得(dé)出流量(liang)計的響(xiang)應。通過(guò)與以往(wǎng)所采用(yòng)的幾種(zhǒng)典型的(de)入口速(su)度分布(bu)計算得(de)到的✍️結(jié)果比較(jiao)👈分析表(biao)明❓，基于(yú)PIV測量👨‍❤️‍👨的(de)結果更(geng)接近于(yu)渦輪流(liu)量計的(de)真實響(xiǎng)應。還✊比(bǐ)較分析(xī)了渦輪(lun)入口速(sù)度分布(bù)對渦輪(lun)流量計(ji)響應的(de)影響機(jī)理，相關(guan)結果可(kě)望爲改(gai)進渦輪(lún)流量計(ji)響應的(de)計算分(fen)析方法(fǎ)以及優(yōu)化設計(ji)提供有(yǒu)📞價值的(de)參考。
1引(yǐn)言
　　渦輪(lun)流量計(ji) 作爲一(yi)種速度(dù)式儀表(biǎo)，因其具(jù)有諸多(duo)優點被(bei)廣泛應(yīng)用到工(gong)業生産(chǎn)以及實(shí)際生活(huo)中。在渦(wo)輪流量(liàng)計的實(shi)際使用(yong)中，一般(ban)♋需要結(jié)合流量(liang)計本身(shen)的響應(ying)🥰曲線來(lái)計算被(bèi)測管流(liu)的實際(ji)流量。獲(huo)得渦輪(lún)流量🚶‍♀️計(ji)響應曲(qǔ)線的方(fang)法主要(yao)有2種，一(yi)是通過(guò)标準流(liu)量🈲平台(tai)标定，二(èr)🏃‍♀️是通過(guo)理論模(mó)型計算(suàn)獲得其(qi)響應。其(qi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼中标定(dìng)方法在(zài)實際生(sheng)産中應(ying)用更廣(guǎng)泛，不過(guo)特定的(de)标定曲(qǔ)線往往(wǎng)僅适用(yòng)于某些(xiē)單🚩一工(gōng)況下的(de)響應🏃，局(jú)限性較(jiao)大。因此(cǐ)通過對(dui)渦輪流(liú)量計理(lǐ)論模型(xíng)的探索(suǒ)和👌改進(jin)從而更(gèng)準确地(di)預測流(liu)量計的(de)👨‍❤️‍👨響應曲(qu)線具有(you)重要意(yì)🏃義。
　　1970年，Thompson和(hé)Grey基于葉(ye)栅理論(lun)和不可(ke)壓縮勢(shì)流提出(chu)了較爲(wèi)系🔞統✉️的(de)🈚計算🔞渦(wo)輪流量(liang)計響應(yīng)的理論(lùn)模型［1］(以(yi)下簡稱(cheng)TG模🏃🏻型)。該(gāi)模型可(ke)以将速(su)度入口(kǒu)信息以(yǐ)及渦輪(lun)流量計(jì)各部件(jiàn)的幾何(hé)和運動(dong)參數均(jun)納❗入考(kao)慮，因而(er)被此後(hòu)的研究(jiū)廣泛采(cǎi)用。流量(liàng)㊙️測量設(she)備的内(nèi)流場對(dui)其響應(yīng)有着重(zhong)要影響(xiang)，目前部(bu)分研究(jiū)采用數(shu)值🔴模拟(ni)手段對(dui)其進行(hang)計算進(jin)而分析(xi)儀表的(de)響應情(qing)🥵況［2-6］。對于(yú)渦輪内(nei)流場的(de)實際流(liu)動情況(kuàng)Xu［7］采用了(le)激光多(duō)普勒(LDA)技(jì)術對口(kou)徑100mm的渦(wō)輪流量(liang)計輪毂(gū)與管壁(bi)間的12個(ge)不同位(wei)置的速(su)度進行(hang)了測量(liang)并代入(rù)理論模(mó)♻️型進行(hang)計算，理(lǐ)論計算(suan)結果與(yu)實驗結(jié)果比較(jiào)吻合。
　　以(yi)上研究(jiu)都表明(ming)，獲得準(zhǔn)确的渦(wo)輪流量(liang)計入口(kǒu)速度分(fèn)布，結合(hé)TG模型可(ke)大大提(ti)高計算(suan)的準确(que)性。由于(yú)實際渦(wō)輪上遊(you)情況比(bǐ)較🐕複雜(za)，不同的(de)導流葉(yè)片、輪毂(gū)前緣設(shè)計等因(yin)素都對(dui)入口速(su)度分布(bu)有着重(zhòng)要的影(ying)響，因而(ér)實際的(de)渦輪入(rù)口速度(dù)分布，并(bìng)非均勻(yún)💜分布或(huò)充分發(fā)展的環(huan)空分布(bù)，難以通(tōng)過簡單(dan)的黏性(xìng)流理論(lun)獲得🈚通(tong)用的速(sù)度分布(bù)計算方(fāng)法。因而(ér)采用實(shi)驗的手(shou)段，獲🌈得(dé)能夠反(fǎn)映切合(he)實際的(de)渦輪入(ru)口速度(du)分布具(jù)有重🏒要(yào)的應用(yong)價值。縱(zong)觀以往(wang)的研究(jiu)，對于入(ru)口速度(dù)分布的(de)獲得，多(duō)是采用(yong)理論計(jì)算或是(shì)數值模(mo)拟的方(fāng)法，僅🌈有(yǒu)Xu［7］采用了(le)LDA技術觀(guan)察了渦(wo)輪環空(kong)的速度(dù)分布。LDA技(jì)術雖然(ran)計量正(zhèng)确，但其(qi)多光束(shu)彙聚和(hé)單點測(cè)量的性(xing)質決🈚定(dìng)了它測(ce)點較少(shǎo)，難以同(tong)時獲得(de)全流場(chang)信息的(de)缺陷，因(yīn)而其僅(jǐn)能用于(yú)口徑較(jiao)大的渦(wo)✍️輪流量(liàng)計流場(chang)測量。随(sui)着粒子(zǐ)圖像測(cè)速(PIV)技術(shù)［12］的發展(zhǎn)，其✔️瞬時(shi)獲得全(quan)場信息(xi)的能力(lì)也被應(ying)用到流(liu)量測量(liàng)的研究(jiū)中［13-15］，也可(kě)以用于(yú)渦輪流(liú)量計葉(yè)輪輪毂(gū)與管壁(bi)的研究(jiu)中。基于(yu)以上👄考(kao)慮，應🎯用(yong)粒子成(cheng)像測速(su)技🏃🏻‍♂️術(PIV)來(lai)獲得流(liú)場的流(liu)速信息(xi)，以♻️便通(tōng)過更準(zhǔn)确和全(quán)面的入(ru)口速度(dù)分布進(jin)而對流(liu)📐量計的(de)響應獲(huò)得認識(shí)上的深(shēn)入。
2渦輪(lun)流量計(jì)理論模(mo)型
　　在渦(wō)輪流量(liàng)計處于(yu)穩定響(xiǎng)應的狀(zhuàng)态下，角(jiao)加速度(dù)爲零，此(ci)時作用(yong)在葉輪(lún)上的各(gè)力矩(見(jiàn)圖1)需滿(mǎn)足力矩(jǔ)平👨‍❤️‍👨衡方(fang)程:
Td－Th－Tt－Tw－Tb－Tm=0(1)
式中(zhong):Td爲葉片(pian)驅動力(li)矩;Th爲輪(lún)毂周邊(bian)黏性阻(zǔ)力矩;Tt爲(wèi)葉片頂(dǐng)隙💜黏性(xìng)阻力矩(ju);Tw爲輪毂(gū)端面黏(nián)性阻力(li)矩;Tb爲軸(zhóu)承黏性(xing)阻力矩(jǔ);Tm爲軸與(yu)軸尖機(jī)械阻力(lì)矩

渦輪(lún)轉速ω爲(wèi)所求的(de)量。獲得(de)各不同(tóng)力矩，通(tong)過求解(jiě)力矩㊙️平(píng)衡方程(chéng)可得對(duì)應工況(kuàng)的渦輪(lún)轉速ω。
下(xia)面分别(bie)對各力(li)矩計算(suan)方法進(jin)行介紹(shào)。
2．1葉片驅(qu)動力矩(ju)
　　采用的(de)理論模(mó)型葉片(pian)驅動力(li)矩類似(si)Xu［7］文章中(zhong)的處理(lǐ)方🐪法，模(mo)型假設(she)在葉輪(lún)輪毂和(he)管道内(nei)壁之間(jian)的環空(kong)空間🔴内(nèi)不存在(zai)沿半徑(jìng)方向的(de)流動，因(yīn)而可以(yi)将三維(wéi)的渦輪(lun)👣葉片離(li)散成有(you)💞限個二(èr)維葉栅(shān)計算不(bú)同葉栅(shan)上葉片(piàn)的受力(lì)。針對半(ban)徑爲r處(chu)的葉栅(shān)，可計算(suàn)其所受(shou)😄的驅動(dòng)力系數(shu)Cdr(見圖1)：
Cdr=Clcosβ－Cdsinβ(2)
式(shi)中:Cl和Cd爲(wèi)葉栅的(de)升力系(xi)數和阻(zu)力系數(shù)，二者可(kě)通過不(bú)可🧑🏽‍🤝‍🧑🏻壓縮(suo)勢流的(de)方法計(ji)算，與葉(yè)片翼型(xing)、葉輪轉(zhuan)速、來🔞流(liú)速🛀度和(he)半徑位(wèi)置等參(can)數相關(guān)。
通過對(duì)輪毂半(bàn)徑Ｒh到葉(ye)頂半徑(jing)Ｒt的驅動(dòng)力矩進(jìn)行積🌂分(fen)可以獲(huò)得作用(yong)在整個(ge)葉片上(shang)的驅動(dòng)力矩Tdr(不(bu)含黏性(xìng)影響):

式(shì)中:ρ爲流(liú)體密度(du);N爲葉片(pian)數量;C爲(wei)葉片弦(xian)長;Ur(r)爲葉(yè)栅處速(su)度🌂，與🌈葉(yè)栅位置(zhi)相關，在(zai)中通過(guo)PIV測量結(jié)果插值(zhí)😄獲得。
　　實(shí)際流動(dong)中受黏(nian)性影響(xiang)，流體還(hái)會在葉(yè)栅表面(miàn)産生黏(nian)㊙️性力，采(cai)👈用黏性(xing)流體力(li)學中二(er)維渠道(dao)流平闆(pan)黏性力(lì)的計算(suàn)方法計(ji)算黏性(xìng)阻力Fv

式(shì)中:t爲葉(ye)栅栅距(ju)，ν爲流體(tǐ)的運動(dong)黏性系(xì)數。
由葉(ye)栅黏性(xìng)阻力Fv可(ke)求得葉(yè)片整體(tǐ)所受黏(nian)性阻力(li)矩Tv:

進而(ér)可以獲(huò)得葉片(piàn)上所受(shou)的整體(ti)驅動力(lì)矩Td:
Td=Tdr－Tv(7)
2．2輪毂(gū)周面黏(nian)性阻力(li)矩
　　理論(lun)模型中(zhong)輪毂周(zhōu)面黏性(xìng)阻力矩(ju)由2部分(fèn)構成:葉(ye)片部分(fen)❗輪毂和(he)葉片上(shàng)遊輪毂(gu)。
依據Tsukamoto［16］的(de)計算，葉(yè)片部分(fen)輪毂黏(nián)性阻力(lì)矩Thb的計(jì)算式爲(wei)：

式中:Bt爲(wei)葉片厚(hou)度。
2．4輪毂(gū)端面黏(nián)性阻力(li)矩
依據(ju)Tsukamoto［16］的計算(suàn)，輪毂端(duan)面黏性(xìng)阻力矩(ju)Tw的計算(suan)式爲:

2．5軸(zhou)承黏性(xìng)阻力矩(jǔ)和機械(xiè)摩擦阻(zu)力矩
根(gen)據同軸(zhou)圓筒黏(nian)性阻力(li)矩計算(suàn)方法可(ke)得軸承(cheng)黏性阻(zǔ)力矩Tb

式(shi)中:Ｒb和Ｒbo分(fen)别爲軸(zhou)和軸承(cheng)半徑，lb爲(wei)軸的等(deng)效長度(du)。
　　機械摩(mo)擦阻力(lì)矩基本(běn)不受轉(zhuan)速影響(xiang)可設置(zhi)爲定值(zhi)，中渦輪(lún)🐆機械摩(mó)擦阻力(lì)矩取爲(wei)5×10－7N·m。
2．6理論模(mó)型綜合(he)分析
　　當(dāng)渦輪進(jin)入線性(xìng)響應區(qū)間後，起(qǐ)主要作(zuo)用的是(shì)葉片驅(qu)動力矩(ju)和葉片(pian)頂隙阻(zu)力矩之(zhī)間的平(ping)衡，其他(tā)各阻力(li)矩相對(dui)較小。葉(ye)片頂隙(xì)阻力矩(ju)與渦輪(lun)軌速🐇矩(jǔ)近似成(cheng)正比關(guān)系，驅動(dong)力矩則(ze)主要受(shou)入口速(sù)度分布(bu)Ur(r)影響，獲(huo)得準确(que)的入口(kou)速度分(fen)布可🐕以(yǐ)使理論(lùn)🚩模型的(de)計算結(jié)果與實(shi)際更爲(wèi)符合，傳(chuan)統的理(li)論模型(xing)中入口(kǒu)速度分(fèn)布多采(cai)用均勻(yun)分布假(jiǎ)設(即各(gè)不同半(ban)徑入口(kou)速度相(xiàng)等)或充(chōng)分發展(zhǎn)的環空(kong)空間速(sù)度分布(bù)，則通過(guò)PIV技術😘測(ce)量了實(shí)驗使用(yòng)🔞渦💘輪的(de)入口速(sù)度分布(bu)并代入(ru)理論模(mo)型進行(hang)計算。
3實(shi)驗系統(tong)
　　采用20mm口(kou)徑的渦(wō)輪流量(liàng)計，量程(cheng)範圍是(shi)1～80方/天，其(qí)中較👣好(hǎo)線性段(duàn)範圍是(shi)5～50方/天，流(liú)量計渦(wō)輪爲等(deng)重疊度(du)渦👣輪(不(bú)同半徑(jìng)位置葉(yè)栅重疊(dié)度相同(tóng))，具體參(cān)數如表(biao)1所示，這(zhe)種流量(liang)計在大(da)慶油田(tian)的生産(chǎn)測井中(zhōng)廣泛💰應(yīng)用，其結(jié)構如圖(tú)2(a)所示。來(lái)流經㊙️過(guo)一段導(dao)流葉片(piàn)整🌐流後(hòu)進入渦(wō)輪的環(huán)空空間(jian)，驅動葉(yè)輪轉動(dòng)，輸出響(xiang)應信号(hao)。在渦輪(lun)流量計(ji)的線性(xìng)📞響應區(qu)間中，處(chu)‼️于穩定(ding)轉動時(shi)渦輪葉(ye)片對流(liú)體的幹(gàn)擾較少(shǎo)，相對來(lái)流攻🌂角(jiǎo)較小，對(dui)流體的(de)軸向速(su)度分布(bù)基本沒(mei)有影響(xiǎng)，僅會稍(shāo)稍🍉增加(jiā)其周向(xiàng)轉速。因(yin)😄而爲了(le)測量渦(wō)輪流量(liang)計入口(kou)速度分(fèn)⭕布，特别(bié)🔞制作了(le)各參數(shu)☁️與實際(jì)渦輪相(xiàng)同但并(bing)無葉片(piàn)的透明(míng)外殼輪(lun)毂模型(xing)，如圖2(b)所(suo)🙇‍♀️示，通過(guò)PIV手段，對(dui)管道中(zhōng)軸面上(shàng)輪毂和(hé)管壁之(zhī)間的區(qū)域的軸(zhóu)向速度(dù)分布進(jin)行剖面(mian)測量。輪(lun)毂模型(xing)安裝在(zai)待測渦(wo)輪流量(liàng)計的上(shang)遊，相距(ju)超過2m以(yi)保證二(èr)者之間(jian)無相互(hu)幹擾。實(shí)驗流速(sù)範圍在(zai)5～25方/天，在(zai)管路🍉下(xià)遊☎️采用(yòng)時間-質(zhi)量法獲(huò)得真實(shi)流速，通(tōng)過光學(xue)觀測獲(huò)得渦輪(lún)流量計(ji)葉輪💯的(de)真實轉(zhuan)動頻率(lǜ)，同時采(cǎi)🏒用PIV技術(shù)測量輪(lun)毂模型(xíng)中的速(sù)度分🈲布(bu)。


　　實(shí)驗中所(suo)使用的(de)PIV系統爲(wei)作者單(dān)位自行(háng)研制的(de)PIV系統［17］(見(jian)圖3(a))，激光(guāng)器發出(chu)的激光(guāng)依次通(tōng)過凸透(tòu)鏡聚焦(jiāo)，經柱面(miàn)鏡發散(sàn)成片光(guang)，再通過(guo)平面反(fan)射鏡反(fan)射成豎(shu)直片光(guang)，進入㊙️實(shí)驗觀察(chá)區。示蹤(zōng)粒子🍉跟(gēn)随流體(tǐ)流過實(shi)驗段，由(yóu)高速攝(shè)影記錄(lu)實驗過(guo)程，通過(guò)相關計(jì)🛀🏻算處理(lǐ)得到速(sù)度分布(bu)結果。其(qí)中所用(yòng)的激光(guang)器爲💃可(kě)連續發(fā)射☂️532mm激光(guang)(綠光)，發(fa)射最大(da)輸出功(gōng)率爲2W的(de)半導體(ti)激光☀️器(qì)。實驗采(cǎi)用的🔞相(xiang)機爲每(měi)秒可拍(pāi)攝5000幅的(de)🏃🏻‍♂️高速攝(she)影。示蹤(zong)粒子🈚采(cai)用的是(shi)空心玻(bo)璃㊙️微球(qiu)，粒徑爲(wei)20～40μm，密度1．05g/cm3。圖(tu)像的互(hù)相關處(chù)理程🥵序(xu)由作者(zhě)所在單(dān)位自行(hang)在MATLAB軟件(jian)平台中(zhong)編寫成(chéng)。
　　進行圖(tu)像采集(ji)的方法(fa)均爲多(duo)幀單曝(pù)光，即相(xiang)繼2次曝(pù)光的粒(li)🙇‍♀️子圖像(xiàng)分别記(ji)錄在相(xiàng)繼的2幅(fu)照片上(shàng)，因此采(cǎi)取互🤞相(xiàng)關算法(fa)進行圖(tu)像處理(li)。基本原(yuan)理是用(yong)相繼2幀(zhen)粒子圖(tú)像I1(x珋)，I2(x珋(liu))進行相(xiang)關計算(suan)：

　　Ｒc(sˉ)的理想(xiǎng)空間分(fèn)布如圖(tu)3(b)所示，僅(jin)有一個(ge)明顯的(de)級大峰(feng)值，其中(zhong)🛀珋s爲判(pan)讀小區(qū)内粒子(zǐ)的平均(jun)位移矢(shǐ)量。算法(fǎ)采用16×16的(de)矩🌈形像(xiàng)素作爲(wei)判讀小(xiao)區，對應(ying)的空間(jiān)分辨率(lǜ)🍉爲0．35mm×0．35mm，時間(jian)分辨率(lǜ)達0．2ms。整個(gè)圖像在(zai)輪毂與(yu)管壁之(zhī)間的速(su)度剖面(miàn)可取的(de)32個流速(su)點，從而(er)可以較(jiào)準确地(di)得到其(qí)間的速(sù)度分布(bu)情況。

4實(shi)驗結果(guo)與分析(xi)
　　通過對(duì)PIV實驗中(zhong)所拍攝(she)的照片(pian)(見圖4(a))進(jin)行後處(chù)理，可以(yǐ)得💋到♍各(ge)個流量(liàng)點下輪(lún)毂與管(guǎn)壁之間(jian)軸截面(mian)流場軸(zhou)向速度(du)分布信(xìn)🏃‍♂️息如圖(tu)4(b)所示。鑒(jian)于試驗(yan)模型的(de)軸對稱(cheng)性，從原(yuan)理上說(shuo)該軸截(jié)面的速(sù)度分布(bù)可以推(tui)廣到周(zhou)向環形(xing)區域。


　　實(shi)驗中流(liú)量計的(de)渦輪輪(lún)毂半徑(jing)爲4mm，而管(guǎn)道内徑(jìng)爲10mm，因而(er)👉速度分(fèn)布都在(zài)這6mm的區(qū)間内。通(tōng)過圖像(xiàng)處理可(ke)以獲得(de)32個不同(tong)位置的(de)速度，在(zai)此基礎(chǔ)上進行(háng)插值即(jí)可獲得(de)整個環(huán)空流場(chang)的軸向(xiàng)速度分(fèn)布。圖5(a)反(fan)映了實(shi)驗所❓測(cè)得的幾(ji)個不同(tóng)工況點(dian)的軸向(xiàng)速度分(fèn)🚶布，從圖(tú)中可🔴以(yi)看出，流(liú)速在中(zhōng)間位置(zhi)較高，由(yóu)于邊💋界(jiè)層的影(ying)響，在靠(kào)近輪毂(gu)和管壁(bi)附近流(liú)速逐漸(jiàn)趨近于(yu)零。随着(zhe)流速📧的(de)升高，整(zhěng)體速度(du)分布向(xiàng)管壁方(fang)向偏移(yí)，速度最(zui)大值位(wèi)置半徑(jìng)增大，輪(lun)毂表面(miàn)邊界層(céng)厚度增(zeng)加，管壁(bi)表面邊(biān)界層厚(hòu)度減少(shao)。與Xu［7］采用(yong)LDA測量的(de)結果相(xiang)比，結果(guǒ)在半徑(jìng)較大處(chù)速度較(jiào)高，二者(zhě)的不同(tong)結果🈚也(ye)反映了(le)不同設(she)計的渦(wō)輪流量(liang)計入📱口(kǒu)速度分(fen)布存在(zài)差異。相(xiang)比LDA而言(yán)，PIV可以更(geng)加全面(mian)地📧獲得(de)輪毂與(yu)管壁之(zhī)間的流(liu)速分布(bu)信息。


　　将(jiāng)實驗中(zhōng)PIV測得的(de)速度分(fen)布與同(tóng)流量下(xià)的完全(quán)發🚶展的(de)🐕環形通(tong)道速度(du)分布［18］以(yǐ)及此流(liu)量下的(de)均勻分(fen)布進行(háng)對比，如(rú)圖5(b)所示(shì)，從中可(kě)以看出(chu)，用PIV測得(dé)的速度(dù)分布與(yǔ)完全發(fā)展的👈環(huan)形通道(dào)速度分(fèn)布有明(míng)顯不同(tong)。其中前(qián)者的峰(feng)值比較(jiào)靠🔆近管(guǎn)道内壁(bi)方向，而(er)後者的(de)峰值較(jiào)靠近輪(lún)毂方向(xiàng)。另外，完(wan)全發展(zhan)的環形(xíng)通道速(sù)度⛹🏻‍♀️分布(bu)比用PIV測(cè)得的速(su)度分布(bu)更加平(ping)緩。由于(yu)不同位(wei)置的流(liu)體對🔴渦(wō)輪葉片(piàn)🔞作用效(xiào)果不同(tóng)，實際流(liú)速中峰(fēng)值在不(bu)同位置(zhi)對渦輪(lún)産生的(de)驅動效(xiào)果可能(neng)會有很(hen)大差異(yi)，如圖5(b)中(zhōng)所示的(de)完全發(fā)展速度(dù)分布和(he)均勻速(sù)度分布(bu)都很平(ping)緩，不能(néng)完全反(fǎn)映實際(ji)流動中(zhōng)不同位(wei)置的流(liu)場信息(xi)，計算的(de)結果中(zhong)自然也(yě)就将這(zhè)些差異(yi)對渦✔️輪(lun)響應可(ke)能産生(sheng)的特殊(shu)貢獻👌有(yǒu)所體現(xiàn)。
　　分别用(yong)3種速度(du)分布作(zuo)爲渦輪(lun)入口速(su)度分布(bù)求解流(liú)量計響(xiang)應，與實(shí)際測得(de)的響應(ying)進行對(dui)比，如圖(tú)6(a)所☔示。從(cong)圖中可(ke)以看出(chu)💋，采用完(wán)全發展(zhan)的環形(xing)速度分(fen)布和均(jun1)勻速度(du)🔱分布計(jì)✉️算的渦(wō)輪響應(ying)值明顯(xian)低于渦(wō)輪流量(liàng)計的真(zhen)實💃🏻響應(ying)。在渦輪(lun)正常響(xiǎng)應時，在(zài)葉片中(zhōng)上部(即(jí)靠近管(guǎn)壁部🤞分(fèn))的流體(ti)驅動渦(wo)輪轉動(dòng)，而在葉(yè)片底部(bu)(即靠近(jìn)輪毂部(bù)分)的流(liú)體阻礙(ai)渦輪♉轉(zhuan)動，因而(er)流體分(fèn)布越靠(kao)近管壁(bì)，帶☎️來的(de)驅動力(li)矩越大(dà)，使得葉(yè)輪的轉(zhuǎn)速越快(kuài)。從圖5(b)中(zhōng)來看，真(zhen)實速度(dù)⚽分布更(gèng)靠進管(guan)壁，應爲(wei)❄️理論求(qiú)解結果(guǒ)轉速偏(pian)低的☂️原(yuán)因。
　　分别(bie)計算各(ge)個響應(yīng)在不同(tóng)流量點(dian)處與真(zhēn)實響應(yīng)🐕的相對(dui)誤🧡差，結(jié)果如圖(tu)6(b)所示。從(cóng)圖中可(kě)以明顯(xian)看出，用(yòng)PIV獲得的(de)速度分(fen)布計算(suàn)的結果(guǒ)與實際(ji)響應的(de)相對誤(wu)差👣最小(xiao)，在3%以内(nèi);用均勻(yún)入口速(sù)度分布(bu)計算的(de)結果誤(wu)差最大(dà);用完全(quán)發展的(de)環形通(tōng)道速度(dù)分布當(dāng)雷諾數(shù)超過2000時(shí)，由于計(ji)算模型(xing)假設由(you)層流的(de)速度分(fèn)布直接(jiē)轉變爲(wei)湍流的(de)速度分(fèn)布模型(xíng)，未能合(he)理地反(fan)映實際(jì)流動中(zhong)逐步轉(zhuan)變的過(guò)渡階段(duan)，導緻理(lǐ)論結果(guo)與實際(jì)速🏃‍♀️度分(fen)布有較(jiao)大差⛱️異(yì)，所以誤(wu)差較大(dà)。通過這(zhe)些對比(bǐ)不難看(kan)出，獲得(de)真實的(de)速🐆度分(fèn)布能更(gèng)爲準确(què)地計算(suàn)渦輪流(liú)量計的(de)實際響(xiǎng)應。面🔅對(duì)複雜的(de)上遊來(lai)流條件(jiàn)，PIV結果更(geng)能反映(yìng)渦輪流(liú)量計内(nèi)部流動(dòng)的主要(yào)特征，這(zhè)也從🤩另(lìng)一個側(cè)面表明(míng)♍，對渦輪(lún)流量計(ji)内部複(fú)雜流動(dong)的👣精細(xi)測量和(hé)深入🈚認(rèn)識也将(jiang)是完善(shàn)相關理(li)論和進(jin)一步優(yōu)化其性(xing)能♉的重(zhong)要途徑(jìng)。

5結論
　　通(tong)過PIV技術(shù)觀測了(le)渦輪流(liu)量計入(ru)口軸向(xiàng)速度分(fèn)布并代(dài)入TG模👣型(xing)進行計(jì)算。結果(guǒ)表明，PIV技(jì)術可以(yi)作爲渦(wō)🈲輪流量(liàng)計的入(rù)🌍口速度(dù)的觀測(cè)手段。PIV技(jì)術代入(rù)模型後(hou)計算所(suǒ)得的渦(wo)輪轉🚶‍♀️速(su)與實🔱際(ji)較爲吻(wen)合，而采(cǎi)用均勻(yún)速度入(rù)口或是(shi)充分發(fa)展的環(huan)空空間(jian)速度分(fèn)布均與(yǔ)實際🙇‍♀️存(cun)在些許(xu)差異，代(dài)入模型(xing)後所得(dé)誤差較(jiao)大，也反(fǎn)映了不(bú)同的入(rù)口速度(du)分布對(dui)流量計(ji)響應具(ju)有十分(fen)重要的(de)影響。
　　由(you)于渦輪(lun)流量計(ji)入口速(su)度分布(bù)受到多(duō)種因素(su)的影響(xiǎng)，難以完(wán)全依賴(lai)簡單的(de)理論計(ji)算，因而(er)PIV技術可(ke)💘以有的(de)放💋矢地(di)用于渦(wo)輪流量(liàng)計的内(nei)流場觀(guan)察，獲得(dé)真實的(de)流速分(fen)布信息(xī)，進而改(gǎi)進理🛀🏻論(lùn)模型的(de)計算和(hé)分析，在(zài)新一代(dài)渦輪流(liú)量🔞計的(de)研制和(hé)完善相(xiàng)關理論(lùn)中發揮(hui)重要的(de)作用。

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