Введение
1. Современное состояние моделирования параметров потока и метрологических характеристик в измерительном трубопроводе со стандартной диафрагмой 8
1.1. Требования к моделированию метрологических характеристик расходомерных устройств 8
1.2. Структура турбулентного потока на участке диафрагмирования 11
1.3. Характерные черты турбулентного течения 14
1.4. Подходы к моделированию турбулентных течений 15
1.5. RANS модели турбулентности 18
1.6. Постановка задач исследования 20
2. Теоретические основы моделирования течения в измери тельном трубопроводе со стандартной 22
2.1. Физическая и математические модели объекта исследований 22
2.2. Семейство к-є моделей турбулентности 26
2.2.1. Уравнения стандартной к-є модели турбулентности 29
2.2.2. Уравнения RNG к-модели турбулентности 31
2.2.3. Realizable к-є модель турбулентности 32
2.2.4. Пристеночные функции для моделей семейства к-є 33
2.2.4.1. Функции стенки 35
2.2.4.2. Стандартная функция стенки 35
2.2.4.3. Граничные условия для параметров турбулентности 36
2.2.4.4. Неравновесная функция стенки 37
2.2.4.5. Усовершенствованный пристеночный алгоритм 39
2.2.4.6. Ограничение применения функций стенки 41
2.3. Модели турбулентности семейства к-со 41
2.3.1. Уравнения переноса стандартной к-сомодепи 46
2.3.2. Граничные условия на стенке 47
2.3.3. Модель переноса сдвиговых напряжений (SST к-со) 48
2.4. Однопараметрические модели 51
2.5. Рекомендации по выбору сеток для к-со моделей и однопараметрической модели Спалларта-Аллмареса 53
2.6. Геометрия объекта исследования, граничные условия 53
2.7. Дискретизация уравнений и алгоритм решения 56
3. Моделирование турбулентного течения на прямолиней ном участке измерительного трубопровода 60
3.1. Характеристики течения в начальном участке гладкой трубы 60
3.2. Обобщенные зависимости расчета профиля скорости при турбулентном течении жидкости в гладком трубопроводе 64
3.3. Обобщенные зависимости расчета гидравлических сопротивлений при турбулентном течении жидкости в гладком трубопроводе 66
3.4. Параметры сетки при моделировании трубного течения 72
3.5. Граничные условия для численного моделирования 81
3.6. Сравнительный анализ результатов моделирования 81
3.6.1. Поперечный профиль скорости 82
3.6.2. Продольный профиль скорости 107
3.6.3. Сравнительный анализ гидравлических потерь 126
3.7. Сравнительный анализ результатов моделирования в широком диапазоне чисел Рейнольдса 136
3.8. Обобщение результатов моделирования турбулентного течения в прямолинейном участке измерительного гладкого трубопровода 145
4. Численные исследования метрологических характери стик и структуры потока в измерительном трубопроводе со стандартной диафрагмой 147
4.1. Объект исследований 147
4.2. Сетки 148
4.3. Граничные условия при численном моделировании 158
4.4. Структура потока 158
4.4.1. Влияние параметров сетки на погрешность определения протяженности рециркуляционных зон за диафрагмой 174
4.4.2. Зависимость протяженности рециркуляционных зон за диафрагмой от числа Рейнольдса 179
4.5. Расчет коэффициента истечения 182
4.5.1. Методика адекватного определения коэффициента истечения 182
4.5.2. Влияние параметров сетки на погрешность определения коэффициента истечения при постоянном значении числа Рейнольдса 183
4.5.3. Отклонения расчетных значений коэффициента истечения от значений стандарта в зависимости от числа Рейнольдса 193
Заключение 204
