[實用新型]一種基于仿生減阻的V錐流量計

有效

• 申請號: 201820905288.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN208420069U
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 賀登輝;許華丹;黃寅峰;張振鐸;張潔;黃銳
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01F1/34
• 分類號: G01F1/34
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 胡燕恒

本實用新型公開的一種基于仿生減阻的V錐流量計，包括管道、V形錐體、支撐桿及低壓取壓管，V形錐體通過支撐桿固定于管道內部，V形錐體表面設置了若干數量的微結構，管道上還設有高壓取壓管及恢復壓力取壓管，高壓取壓管位于V形錐體上游，恢復壓力取壓管位于V形錐體下游，低壓取壓管位于高壓取壓管及恢復壓力取壓管之間；低壓取壓管依次穿過支撐桿與V形錐體的后錐體頂點處的低壓取壓面相連通。通過在V錐錐體表面布置肋條、凹槽、凸包、凹坑等仿生微結構中的一種，或者布置兩種及兩種以上的微結構，合理設計微結構的寬高比、間距、數量、布置方式等參數，進而獲得最優的表面微結構的結構參數，最終實現減阻的目的。

技術領域

本實用新型屬于流量測量技術領域，具體涉及一種基于仿生減阻的V錐流量計。

背景技術

V錐流量計是一種邊壁收縮型節流式差壓流量計，其V形錐體與管道同軸安裝在測量管中，流體通過錐體逐漸節流，收縮到管道內壁附近，并在錐體的兩端產生差壓。其中，高壓取壓口位于V錐上游流體收縮前的管壁上，低壓取壓口則位于錐體下游端面錐中心軸處，穿過錐體，經由支撐桿引出管外。V錐流量計的結構特點使得流體逐漸收縮到管內邊壁，因而與傳統的孔板流量計相比具有一系列優點，主要包括：1)信號穩定，V錐差壓信號噪聲低，信噪比高；2)精度較高(±0.5％～±1.0％)，重復性好(±0.1％)；3)壓力損失低，遠遠低于孔板；4)量程比寬，可達到10：1～15：1；5)流動調整功能強，受上游來流擾動影響較小，所需直管段短(上游0～1D，下游0～3D)；6)自清潔功能，受臟污介質影響較小；7)靜態混合功能；8)維護成本低。值得注意的是，雖然V錐流量計的壓力損失遠低于孔板流量計，但是與文丘里流量計相比，其仍然存在壓損較大，流出系數較低的缺陷，制約了其進一步推廣使用。V錐流量計節流錐體作為差壓產生的一次元件，其結構形式對流量計壓力損失的影響極為關鍵。

基于仿生的減阻是一種具有廣闊應用前景的流動減阻技術，在諸多行業中取得了較好的應用。生物經過億萬年不斷的自適應、自學習、自重構、自繁殖而不斷進化，形成了相當穩固的對外界環境的適應性，進而形成適合其自身生存的表面外形結構。例如：鯊魚表皮均勻排布的V型溝槽非光滑結構可大大減小其在水下高速游動的阻力；貝類生物殼體上的非光滑環狀波紋結構可以減小水流對殼體表面產生的摩擦阻力；蜣螂頭部的凸包結構以及黃緣真龍虱體表的凹坑結構均能夠實現減阻效果。仿生減阻已在航空、航天、船舶、交通、能源、水利以及日常生活等行業得到了成功的應用，其中，鯊魚皮泳衣和高爾夫球即為兩個最為成功的應用案例。專利201511022654.5(公開號：CN 105644770A，公開日期：20160608)公布了一種仿鯊魚皮的減阻機翼，通過仿鯊魚皮肋條結構，改變飛機周圍的流場的特性，從而減少飛機飛行所受阻力。專利201410061037.5(公開號：CN 103821801A，公開日期：20140528)公布了一種減阻肋條，可用于減少飛行器、水下航行器以及地面交通工具的表面摩擦阻力。專利201710073763.2(公開號：CN 106585949A，公開日期：20170426)公布了一種仿生鯊魚皮減阻結構，用于機翼翼根等容易產生紊流的部位附近，從而起到減阻作用。專利201410134718.X(公開號：CN 103910023A，公開日期：20140709)公布了一種新型高效水翼，可以降低水翼對水的摩擦阻力和粘滯阻力，增加驅動水翼艇等運載工具的能量效率，在提高船舶航速的同時達到節能減排的有益效果。專利201510867217.7(公開號：CN105501237A，公開日期：20160420)公布了一種高速列車減阻裝置，可達到降低整車氣動阻力的目的，有較好的減阻效果。專利201510882259.8(公開號：CN 105332778A，公開日期：20160217)公布了一種具有橢圓形凹槽內表面的仿生減阻排氣管，利用橢圓形凹槽自身結構改變流體在接觸表面的流動場，達到減小排氣系統內空氣的流動阻力的效果。專利201610102613.5(公開號：CN 105626350A，公開日期：20130601)公布了一種采用溝槽減阻的混流式水輪機轉輪，可以有效的降低水輪機轉輪的表面阻力，提高水輪機效率。專利201621253932.8(授權公告號：206555624U，授權公告日：20171013)公布了一種具有微溝槽減阻結構的管道，降低了管道表面湍動能及速度梯度，從而達到減阻效果。