طراحی و ساخت دبی سنج نوسانی به منظور اندازه گیری دبی آب

تاکنون برای اندازه گیری دبی آب روش های متعددی ابداع شده است. دبی سنج هایی که بر مبنای نوسان سیال عمل می کنند یکی از این روش هاست. در دبی سنج های نوسانی با ورود جریان سیال از یک نازل به داخل مجرایی دیفیوزر شکل (با دودیواره زاویه دار)، پس از مدت بسیار کوتاه، جت جریان ورودی شروع به نوسانی پایدار بین دو دیواره و در طول زمان کرده و باعث نوسانات منظم سرعت و فشار می گردد. با توجه به رابطه ای که بین فرکانس نوسان جت سیال با سرعت ورودی آن به مجرا دارد، می توان دبی عبوری را اندازه گیری کرد. این نوع دبی سنج ها دارای هیچ عضو متحرک نبوده و قابلیت آن را دارد که در دبی های بسیار کم خطای کمی داشته باشد. در این پژوهش بعد از بررسی اصول حاکم بر عملکرد دبی سنج های نوسانی، فرآیند مهندسی معکوس بر روی یک نمونه موجود آغاز می شود. بدین منظور، برای اطلاع از هندسه داخلی آن از روش غیرمخرب عکس برداری اشعه ایکس استفاده می شود. با بررسی دقیق تر هندسه ومدل سازی آن، یک نمونه آزمایشگاهی دبی سنج نوسانی طراحی و ساخته شده است. روند انتخاب نوع حسگر، داده برداری سیگنال های ارسالی از حسگر و بررسی پردازش سیگنال ها از جمله مسائل انجام گرفته است. به منظور آگاهی دقیق تر از چگونگی حرکت جریان سیال در مجرای دبی سنج، همچنین یافتن موقعیت مناسب قرارگیری حسگر های اندازه گیرنده نوسان، از شبیه سازی عددی جریان سیال استفاده می گردد. برای مطالعه عددی جریان غیر دائم، با استفاده از نرم افزار cfx، این مجرا شبکه بندی می شود. با توجه به آشفته بودن جریان، اثر مدل های آشفتگی standard k-? و shear stress transport k-? (sst) در حالت غیر دائم، بر روی جریان آب در مجرا مورد بررسی قرار گرفته، مدل آشفتگی مناسب انتخاب و در نهایت با نتایج تجربی انجام شده توسط نمونه ساخته شده، مقایسه می شود. تعیین موقعیت مناسب قرارگیری حسگر، استخراج نمودار مشخصه (فرکانس- سرعت ورودی) سیستم و برنامه نویسی یک نرم افزار برای پردازش سیگنال های دریافتی از حسگر و محاسبه خودکار دبی از دیگر موارد انجام شده است. در نهایت چگونگی عملکرد دبی سنج در دبی های پایین، با توجه به بررسی اثر کلی تغییر برخی پارامتر های هندسی، با انجام آزمایش کامل و استفاده از تحلیل میانگین مورد بررسی قرار گرفته است. در این جا با افزایش عرض دهانه ورودی و همچنین فاصله دهانه ورودی تا دیواره مانع، کمینه عدد رینولدز عملکردی سیستم روند کاهشی و سپس افزایشی دارد. با افزایش عرض دیواره مانع نیز روند کمینه رینولدز عملگردی سیستم حالت کاهشی دارد.