差压流量计是工业中使用最广泛的一种流量计,广泛应用于石油、天然气、化工等许多领域。内锥流量计作为一种新出现的差压流量计,和传统的差压流量计相比具有压力损失小、要求前后直管段短、抗脏污等优点,尤其是在一些特殊的应用场合,如近海油田湿气测量、垃圾焚烧发电、焦炉煤气的测量等,具有明显的优势。由于内锥流量计具有这些特性,因此近几年来成为了国内外的研究热点。锥体的几何形状对内锥流量计的性能影响很大,尤其对流出系数的影响很大,但目前国内外还没有相关的研究报道,因此有必要对此进行研究。本课题从锥体的几何形状对流出系数的影响着手,对三个等效直径比下的27个几何形状的锥体进行了研究,获得了其仿真和实验的数据。所做的工作包括计算流体动力学仿真、实验样机的研制、实验所需的校验系统软件的设计,数据的采集和处理四个部分。首先,通过采用计算流体动力学软件对内锥流量计的流场进行了仿真。主要工作包括Gambit几何建模,通过比较选择了RNG k-ε湍流模型来进行计算,然后对27个几何形状的锥体进行了仿真。最后根据所仿真的数据,研究内锥流量计的流出系数和锥体几何形状的关系。其次,根据初步的仿真结果,设计了100mm口径的内锥流量样机和九个不同几何形状的前后锥体。管体采用透明有机玻璃,九个前后锥体可组合出27个不同的锥体。在所有部件都完全可拆卸的前提下,保证锥体在管道的中心并有足够的机械强度。然后,对现有的流量标定设备进行了改进。包括采用多线程技术编写了内锥流量计的标定程序,对数据采集板卡进行了校准,对差压变送器的量程进行了扩展。在此基础上,对27个锥体进行了实际的实验,并获得了实验的数据。最后,对所获得的仿真数据和实验数据进行了处理。通过和实验数据的比较发现:内锥流量计的流出系数不仅和等效直径比相关,还与雷诺数有关;β值越大流出系数越小;β值越大,流出系数受雷诺数的影响越大;前锥角对内锥流量计流出系数具有决定性的影响,后锥角则对流出系数的线性度有较大的影响;较大的前锥角可减弱雷诺数对流出系数的影响;和实验数据相比,仿真预测的精度在5%左右。