用于不锈钢球形喷口风量测量的风量罩结构优化研究

    在通风空调系统中，风量测量的目的是为了检测工程施工的空调通风系统在各区域的风量能否满足设计和使用的要求。而在风口处进行风量测量能直接反映实际控制区域的通风情况，风口风量的准确测量能实现系统的高效节能运行，同时达到精确控制室内环境的目的。本文针对风口为不锈钢球形喷口的通风空调系统，基于提高球形喷口风量测量精度的目的，采用数值模拟的方法对风量罩测量进行研究，并对其结构进行优化。本文的主要研究工作如下：
    (1)基于现有风量罩与球形喷口实际尺寸建立风口风量测量的物理模型，根据测量过程的气流流动特性，选用合适的湍流模型和边界条件，并通过实验验证了数值模拟计算模型的正确性。
    (2)基于验证后的数值模拟计算模型，对现有风量罩测量球形喷口风量的过程进行数值模拟，得到罩体内的流场分布特性以及测量误差情况，分析产生风量测量相对误差的原因。研究表明风量罩测量球形喷口风量误差的主要原因来源于现有风量罩结构的不合理，导致基座段的测量断面速度分布不均匀，测量测点无法准确表达实际测量值，从而导致出现较大的测量误差。
    (3)通过正交试验与数值模拟结合的方法，对球形喷口风量测量进行风量罩结构参数的正交试验，研究各结构参数影响球形喷口测量误差的权重。研究表明不同结构参数对球形喷口风量测量精度的影响权重顺序为基座直径罩体长度罩口直径，因此设计合适的风量罩基座直径是提高球形喷口风量测量精确度的关键。
    (4)根据罩体结构参数影响球形喷口测量误差的权重顺序，基于提高风量测量精度的目的优化设计风量罩结构参数，通过不同球形喷口在不同风量罩结构参数下的数值模拟，根据测量相对误差指标以及各测点速度均匀性指标的变化规律，研究提高球形喷口风量测量精度的风量罩结构参数设计要求。
    研究发现当设计的风量罩结构在测量断面的测点速度均匀性指标大于0.8时，风量测量相对误差指标基本趋于[-3%，3%]，测量结果的精度高，该结构下的风量罩能准确测量不锈钢球形喷口的风量。