航空发动机燃油流量精准控制是保证发动机高性能、高可靠性工作的前提。近年来面向多电发动机的电动燃油泵凭借其高效率、高控制精度的特点，逐渐成为研究热点。燃油流量是燃油系统的关键控制量，当对电动定排量燃油泵进行转速控制时，油液温度、压力变化或泵性能退化导致泵供油特性发生改变，会导致燃油泵的供油性能降低，燃油流量计量精度下降。因此需要对燃油流量进行实时精准测量的装置，以实现燃油流量的闭环控制。
V锥流量计与传统的孔板等节流式差压流量计相比，具有信号稳定、测量范围宽、精度高、重复性好、直管段短、自清洁性好及压力损失小等优点，且适用于航空发动机恶劣的工作环境。
V锥流量计的几何参数对其性能起着重要的影响，因此学者开展了大量研究。徐英等通过数值模拟和实验结合的方法，得出V锥流量计的流出系数与等效直径比、前后锥角的相关关系。Nasiruddin等发现在前锥角为75°及90°时，流量计的流出系数表现较好。而将后锥角顶端改为圆角对流出系数几乎没有优化效果。
另有学者提出一种以黏性比例因子为评价标准的锥角组合优化方法，发现等效直径比β值在0.45～0.75范围内，选择前锥角55°±5°，后锥角130°±10°时，流出系数的重复性和线性度误差优于其他锥角组合。Sheikh等将后锥角优化为圆弧，认为曲率半径为0.55时对流出系数线性度的优化效果最好。郭月姣将双锥流量计的前后锥角的形态优化为橄榄型，优化流体流线，有效增大流出系数并减小压损。
此外，学者还对V锥流量计的安装条件、测压点位置、支撑位置、尾流流场、湍流模型等方面进行了研究。Pingulkar等研究了上游弯头安装方式对双锥流量计对流场扰动的影响，认为等效直径比β相同时前锥角越大，所需上游直管段越长。徐英等研究了上游单双弯头、上游渐扩等多种安装条件下不同β值所需的直管段，认为各类弯头需要的直管段长度为1~3D（D为测量管内径）。针对内锥尾部流场，刘伟光等认为下游取压位置应设置在锥体尾部0.05D处，下游支撑位置与V锥流量计尾涡涡心距离等于尾涡涡心与锥体尾部之间的距离时，流量计的性能最佳。徐英等通过对比实验和不同湍流模型计算得到的尾流流场发现，SST k-ω湍流模型更接近于实际流场。陈满堂等采用曲线拟合的方式设计了一款用于航空发动机的V锥流量计。
在充分论证的基础上，本文选用V锥流量测量装置应用于电动燃油泵的流量测量，为电动燃油泵实现高精度供油提供保障。本文提出一种基于V锥流量计的型面优化方法，经过数值模拟分析，优化方案提升了V锥流量计流出系数的线性度并降低永久压损，以保证燃油流量精准测量。加工试验样机，开展燃油流量测量试验，验证型面优化后V锥流量计的性能提升。
客服