FLUENT测压管偏差问题模拟
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1 前言
本案例来自工程实际，有如下一段测压管测量管道气体压力，由于现场实际情况，测压管的走向形成了一段U型管。由于某些原因，U型管里面进入了少量液体形成了一个封闭气柱，这会带来一个问题，封闭气柱在外界环境温度变化时，压力也会变化，造成液体两侧的压力自动调整压力平衡形成液位差，因此压力表测得的数值将会受到液位差的影响，也就是影响了测量准确度。今天，我们用一个简单的案例演示一下这个问题。
2 建模与网格
创建如下的二维平面模型，划分四边形结构化网格，节点数13479，最小正交质量1。
3 边界条件与求解设置
我们选择气体介质和液体介质分别为空气和液态水。
本案例的两个关键设置是两相流和气体可压缩性，我们采用VOF模拟气液两相流，主相为液态水，次相为空气，将空气密度设置为理想气体模型。
开启重力项，注意采用可压缩模型并考虑浮力时，需要将参考密度改为0kg/m3，否则软件会一直报警告。
入口为速度入口条件，速度10m/s，全部为空气
出口为压力出口条件，表压为0Pa，回流为全部空气。
我们将测压管下部和右边设置为随时间变化的恒温壁面，采用UDF定义，代码如下，目的使得2s前为管道获取初始稳定的流场，2s后测压管被加热升高了30K。
DEFINE_PROFILE(temp,thread,i){real time=RP_Get_Real("flow-time");face_t f;begin_f_loop(f,thread){if(time<=2.0){F_PROFILE(f,thread,i)=300;}else{F_PROFILE(f,thread,i)=330;}}end_f_loop(f,thread)}
创建压力监视器，监测测压管末端压力。
采用如下初始值进行初始化，并用patch方式为测压管加入原始的液体形成封闭气柱。
瞬态求解，最开始时间步长0.0001s，迭代几步后即可快速增加到0.01s，为何本案例需要这样操作，因为初始速度场为0，开始迭代计算后，边界条件处突然增加到10m/s，由于VOF模型（Explicit算法）在计算时会检查更新CFL数，这个突然变化会形成远大于250的CFL数，使得计算发散。
4 计算结果
我们看一下测压管末端的压力动态曲线，在2s时由于温度数值上在边界条件处形成阶跃，造成温度扰动，这个是由于边界条件的设置存在伪物理现象造成的，很显然，不可能在0s内使得温度快速增加30K。但是趋于稳态后，压力与温度变化前相比有所增加了。
我们再看一下趋于稳态后，测压管两侧存在液位差，这也是测量偏差。
本案例的工程实际指导意义是，在可能形成液体的测压场合，测压管最好有排液装置，或者测压管在走向上尽可能避免形成可能存水的U型管段。
