用于不銹鋼球形噴口風量測量的風量罩結構優化研究

    在通風空調系統中，風量測量的目的是為了檢測工程施工的空調通風系統在各區域的風量能否滿足設計和使用的要求。而在風口處進行風量測量能直接反映實際控制區域的通風情況，風口風量的準確測量能實現系統的高效節能運行，同時達到精確控制室內環境的目的。本文針對風口為不銹鋼球形噴口的通風空調系統，基于提高球形噴口風量測量精度的目的，采用數值模擬的方法對風量罩測量進行研究，并對其結構進行優化。本文的主要研究工作如下：
    (1)基于現有風量罩與球形噴口實際尺寸建立風口風量測量的物理模型，根據測量過程的氣流流動特性，選用合適的湍流模型和邊界條件，并通過實驗驗證了數值模擬計算模型的正確性。
    (2)基于驗證后的數值模擬計算模型，對現有風量罩測量球形噴口風量的過程進行數值模擬，得到罩體內的流場分布特性以及測量誤差情況，分析產生風量測量相對誤差的原因。研究表明風量罩測量球形噴口風量誤差的主要原因來源于現有風量罩結構的不合理，導致基座段的測量斷面速度分布不均勻，測量測點無法準確表達實際測量值，從而導致出現較大的測量誤差。
    (3)通過正交試驗與數值模擬結合的方法，對球形噴口風量測量進行風量罩結構參數的正交試驗，研究各結構參數影響球形噴口測量誤差的權重。研究表明不同結構參數對球形噴口風量測量精度的影響權重順序為基座直徑罩體長度罩口直徑，因此設計合適的風量罩基座直徑是提高球形噴口風量測量精確度的關鍵。
    (4)根據罩體結構參數影響球形噴口測量誤差的權重順序，基于提高風量測量精度的目的優化設計風量罩結構參數，通過不同球形噴口在不同風量罩結構參數下的數值模擬，根據測量相對誤差指標以及各測點速度均勻性指標的變化規律，研究提高球形噴口風量測量精度的風量罩結構參數設計要求。
    研究發現當設計的風量罩結構在測量斷面的測點速度均勻性指標大于0.8時，風量測量相對誤差指標基本趨于[-3%，3%]，測量結果的精度高，該結構下的風量罩能準確測量不銹鋼球形噴口的風量。