شبيه‌سازي جريان در فلومتر ونتوري و بررسي آن با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي

Simulation of flow in venturi flowmeter and its investigation using computational fluid dynamics

فلومتر دستگاهي است كه جريان سيال را اندازه‌گيري مي‌نمايد. روش‌هاي متعددي براي اندازه‌گيري دبي سيّالات در لوله تحت فشار موجود است كه يكي از اين روش‌ها اختلاف فشار مي‌باشد. در اين تحقيق، يك لوله ونتوري با هندسه مشخص با شرايط مرزي شامل فشارهاي 0.5، 1 و 3 بار و با دبي‌هاي 5، 10، 20، 50، 100 و 150 ليتر بر ثانيه در نرم‌افزار به روش ديناميك سال محاسباتي در نرم‌افزار انسيس فلوئنت شبيه‌سازي شده است (18 مورد). فشار در دو نقطه ورودي و قسمت گلويي ونتوري اندازه‌گيري شده و در معادله دبي كه از تركيب معادله اويلر-برنولي و معادله پيوستگي به‌دست‌آمده، قرار داده شده و دبي‌هاي به‌دست‌آمده ثبت شده است. نتايج گواهي مي‌دهد كه در لوله ونتوري با هندسه ثابت مقدار فشار تأثيري روي دقت اندازه‌گيري دبي ندارد. هم‌چنين هرچه دبي افزايش پيدا مي‌كند، دقت اندازه‌گيري آن كمتر مي‌شود. انتخاب قطر متناسب با دبي اندازه‌گيري، استفاده از سنسورهاي فشار بسيار دقيق و طراحي مناسب هندسه ونتوري چالش‌هاي اين نوع فلومترها است.

flowmeter is device that measures fluid flow. There are several methods for measuring fluid flow rate in pressurized pipe, and one of these methods is the pressure difference. In this research, a definite geometry of venturi pipe and boundary conditions including pressures of 0.5, 1 and 3 bar and flow rates of 5, 10, 20, 50, 100 and 150 liters per second in the software using the computational dynamic method in Ansys Fluent software. It has been simulated (18 cases). The pressure was measured at two inlet points and the throat part of the Venturi and was placed in the flow equation obtained from the combination of the Euler-Bernoulli equation and the continuity equation, and the obtained flow rates were recorded. The results prove that in the venturi pipe with same geometry, the pressure value has no effect on the accuracy of flow measurement. Also, as the flow rate increases, the accuracy of its measurement decreases. Choosing the diameter suitable for the measured flow rate, using very accurate pressure sensors and designing the venturi geometry are the challenges of this type of flowmeters.