شبيه سازي CFD نازل‌هاي صوتي مورد استفاده در كاليبراسيون كنتورهاي گازي

كارشناسي ارشد

نازل‌هاي صوتي به طور گسترده در كاليبراسيون كنتورهاي گاز كاربرد دارند. اما استاندارد ايزو 9300 مربوط به نازل هاي صوتي و روابط ارائه شده در آن توانايي پيش بيني مناسب ضريب تخليه نازل هاي صوتي در شرايط كاركردي مختلف را ندارند. به همين دليل در اين پژوهش سعي شد با استفاده از شبيه‌سازي عددي جريان درون نازل ونتوري جريان بحراني، عوامل مؤثر بر آن شناسايي شود و بتوان درك درستي از آن‌ها داشت. نازل شبيه‌سازي شده به صورت دوبعدي متقارن در نظر گرفته شد و معادلات پيوستگي و مومنتوم با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت حل شد. از آنجايي كه جريان درون نازل آشفته بود از روش استفاده شد. جريان سيال درون نازل صوتي به صورت گاز تراكم پذير در نظر گرفته شده است و براي تعريف گاز واقعي در نرم افزار فلوئنت معادله ردليش كوانگ به صورت تابع تعريفي كاربر وارد نرم‌افزار شد. شبيه‌سازي‌هاي اوليه با نتايج آزمايشگاهي معتبر اعتبارسنجي شد. متغيرهاي مورد مطالعه شامل بررسي نسبت فشار، دماي ورودي، قطر گلوگاه، طول ناحيه واگرايي، زاويه واگرايي، نوع گاز، زبري ديواره و رطوبت موجود در سيال بود. نتايج به دست آمده نشان داد كه افزايش قطر گلوگاه موجب افزايش ضريب تخليه تا 13% مي‌شود. همچنين بررسي ميزان تاثير زبري بر روي ضريب تخليه نشان داد كه هر چه ميزان زبري نسبي بزرگتر باشد، ضريب تخليه تا مقدار 3% كمتر مي‌شود. از سوي ديگر نتايج نشان داد هر چه ميزان بخار آب موجود در هوا بيشتر باشد، مقدار ضريب تخليه تا 4/0% كاهش پيدا مي‌كند. در انتها نيز به منظور اصلاح روابط موجود، رابطه اي جديد براي پيش بيني ضريب تخليه ارائه شد. واژه‌هاي كليدي: نازل صوتي، ضريب تخليه، شبيه‌سازي عددي، زبري ديواره، رطوبت.

190711

دانشگاه علم و صنعت ايران

شبيه سازي و كنترل فرايند

دكتر سيد حسن هاشم آبادي