使用不同粘度液體的渦輪流量計標定實驗也可以觀察到標定曲線的分散現(xiàn)象。例如,同一流量計在航空燃料(μ=1.2x10-6m2/s)和液壓油(μ=16x10-6m2/s~100x10-6m2/s)下的標定曲線會相差0.6%~2.2%8每一種粘度介質(zhì)對應不同的標定曲線,除非流量計在某個指定并且恒定粘度的介質(zhì)下工作,否則,用戶要想獲得.正確的測量結果,不得不依賴于變粘度試驗臺。為了克服這個困難,研究人員引入了通用粘度曲線(universalviscositycurve,UVC)回,使用儀表系數(shù)K,(單位體積流體通過流量計時,流量計輸出的脈沖數(shù))與?/v(流量計輸出頻率與介質(zhì)運動粘度之比)的關系繪制標定曲線,該方法將體積流量qv用流量計輸出頻率f來表示,使用?/v來歸并體積流量和運動粘度,如式(1)所示,通用粘度曲線本質(zhì)上反映了流量計靈敏度與雷諾數(shù)的關系:
d是渦輪流量計的口徑。將不同粘度下流量計的標定數(shù)據(jù)繪制在一張圖內(nèi),形成一條平滑的標定曲線.那么該標定曲線就可以適用多種粘度,準確度在+0.5%以內(nèi)。但是通,用粘度曲線僅適用于雷諾數(shù)相關區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)渦輪流量計的示值誤差(或儀表系數(shù))只與雷諾數(shù)有關,而在適用范圍之外,就會出現(xiàn)隨粘度變化的分散性特征。
從上述分析可知,影響渦輪流量計準確度的相關特性是介質(zhì)的運動粘度,而不是動力粘度。Lee等[10-41和Rubin等[12通過動量和機翼理論確定了流體阻力矩,由于當時研究對象是氣體,在量程的高區(qū)部分,氣體動力粘度變化的影響很小,于是他們簡化了軸承阻力矩的影響,并認為其在所研究的雷諾數(shù)范圍內(nèi)保持不變,他們的標定數(shù)據(jù)表明,儀表系數(shù)是雷諾數(shù)的近似線性函數(shù)。當把Lee的模型應用到液體時,卻無法解釋為何在低雷諾數(shù)范圍,流量計在不同粘度介質(zhì)下的標定曲線出現(xiàn)分散。[13][14]Pope等和Wright等在研究丙二醇水混合物替代Stoddard輕質(zhì)礦物油作為渦輪流量計的校準介質(zhì)時擴展.了Lee模型.把軸承阻力矩引入對理想流量計儀表系數(shù)K;(rad/m&39;)的修正,將基于角頻率o(rad/s)的流量計儀表系數(shù)Kw(rad/m2)表示為:
式(5)中4個含待定系數(shù)的修正項依次分別為:流體阻力項,軸承靜態(tài)阻力項,軸承粘性阻力項,以及由于軸向推力和轉子系統(tǒng)的動態(tài)不平衡引起的軸承阻力項。最后一項影響很小,可以忽略不計。在研究中高壓氣體渦輪流量計時考慮到軸與軸承之間的潤滑油處于層流狀態(tài),認為渦輪軸承阻力矩與其渦輪旋轉角速度呈一階線性關系,他們在“渦輪減速”實驗中發(fā)現(xiàn),軸承阻力對渦輪流量計的影響在低雷諾數(shù)下尤其明顯,基于實驗數(shù)據(jù),提出了以下的模型: