一种新的流量管标定方法

　　1　引　言

　　流量管是一种应用于气动试验测量进气流量的设备,具有压力损失低、不干扰气流和使用方便的特点,其精度对整个测试结果具有重要影响。随着测试及计算技术的进步,旧的标定方法已不能满足日益提高精度的要求,探索新的标定方法非常有必要。为此,在参考有关文献和旧的标定方法的基础上,提出了一种新的流量管标定方法。

　　2　试验装置

　　标定流量管的试验装置见图1。0-0、1-1、2-2为测量截面,分别代表进口截面、壁面静压取压截面和标定截面。0-0截面用PSI9600大气压力计测量大气压Pa及大气温度Ta; 1 - 1截面采用PSI9016扫描阀测量壁面静压ΔPb;2-2截面用毕托管作为一次测量元件,用PSI9016扫描阀测得各点的总压ΔP02ij和静压ΔPC2ij,通过加权平均求得2-2截面平均总压ΔP02和平均静压PC2。1-1截面、2-2截面测得的压力为表压,加上大气压Pa便获得相应的绝对压力,如壁面静压Pb、2-2截面平均总压P02、平均静压PC2。

　　3　试验原理

　　3.1　原理简介

　　流量管是通过大气压、大气温度和某截面的壁面静压三个参数来测试流量的。大气压、大气温度为流量管进口截面上的参数,在稳定的环境条件下精确确定标定截面处的实际气流流量,建立进口截面参数、壁面静压与标定截面参数以及标定截面计算流量与实际流量之间的关系,为应用流量管测量流量提供计算依据。

　　3.2　计算公式推导

　　流量管计算公式比较复杂,推导的基本思路如下:

　　4　新方法的技术优势

　　4.1　流量计算方法同时考虑可压缩性和变比热比

　　计算方法对流量管标定的精度有重要影响,由于受计算水平的制约,以前的流量计算一般以两种假设为前提:(1)假设流体是不可压的,忽略压缩性;(2)考虑压缩性,假设流体的比热比不变。这些假设都会带来一定的误差,前者当马赫数约0.4时,误差为0.4%;后者马赫数约0.85时,误差为0.12%。而新方法由于同时考虑压缩性及比热比的变化,在马赫数0.85时,误差不超过0.01%,计算误差精度高一个数量级,能更好地满足流量标定的精度要求,具有很大的优越性.

　　4.2　采用积分法计算实际流量

　　实际流量的计算方法直接影响流量管标定的精度,新、旧方法在此方面有重要不同。旧方法实际流量的计算采用面积修正法,修正公式(1)中的通流面积A2采用下式计算

　　新方法采用积分法求得实际面积。沿测量截面周内均布若干个测孔,每个测孔沿径向布置若干个测点,利用测点的气流参数及所在扇环的面积算出各扇环的质量流量,整个截面质量流量的总和即为实际质量流量。由于测量截面不是理想的圆形,最靠近壁面的扇环面积根据测试予以修正,以使流量计算的更加精确。