泄漏测试模拟第三弹——瞬时泄漏率测量模拟

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1 前言

之前写过两个关于泄漏测试模拟的案例，感兴趣的读者可以到本号历史消息查看。那两个案例都是采用保压试验来计算平均泄漏率的，如果要准确测得管道系统在某个压力下的泄漏率是多少，就需要按照如下的试验方法来测。此时，需要配备一个高精度的微流量计、压力表和一个能够提供稳定压力的系统。试验原理为：用压力系统往被测系统里面注入介质（比如空气、氮气），监测系统压力变化情况，当流入系统的介质和从泄漏口流出的介质相等时，系统的压力将趋于稳定，此时流量计显示的流量就是泄漏流量。今天，我们用一个简单的案例来模拟演示一下。

2 建模与网格

建立如下的二维轴对称模型，H=200mm，R=100mm，假定泄漏口为Φ2mm，介质注入管道管径Φ10mm。划分四边形网格，节点数约为2.2万，最小正交质量0.78。

3 求解设置

当采用气体介质时，建议密度模型采用理想气体或者真实气体模型（当压力很高时），考虑气体压缩性。本案例采用空气，密度采用理想气体模型。

介质注入孔采用质量流量入口边界，由于考虑了气体的压缩性，因此这种边界设置优于速度边界，实际工程上，由于系统泄漏率通常很小，基本上需要用到热式微流量计，该装置测得的是标况流量，质量入口边界更能对应上。比如本案例的质量流量0.0001kg/s，对应的标况流量为4.651NL/min（标况空气密度1.29kg/m³）。