利用apdl参数化编程的方法对v锥流量计的悬臂支撑进行了参数化建模,运用ansys中优化模块对流量计悬臂支撑的尺寸进行了优化,其结果表明优化后悬臂支撑的受力情况得到了显著的改善，同时使得v锥流量计尺寸更加合理,并提高了材料的利用效率,实现了优化的意义。
0.引言
v锥流量计是一种新兴的管道流量测量装置，与其他的测量装置（如文丘里管等传统的测量装置相比,具有明显的优点:1)较强的自整流功能，对于流量计的前直管段要求较短,可以在较小的空间内进行安装；2)抗污染能力强，具有持久耐用的特点；3)由于量程比宽，即它的线性度好,从而使其精度较高沐压力损失小，4)可以降低能耗;5)安装维护费用后相对较低。但在实际的应用中，并没有得到社会广泛的认可，主要原因是v锥流量计在使用过程中因流体的作用出现节流锥体出现偏斜、振动甚至脱落等故障。由于v锥流量内锥型节流装置需要与管道同轴安装的特殊性，目前经常使用的结构形式是l型的悬臂支撑,如图1所示。节流锥体与管道不同轴会使测量精度明显降低,要求支撑具有足够的刚度以确保节流锥体的正确位置，尤其在使用的全过程中都要保持这种状态,使流量计能够稳定工作。因此,对v锥流量计悬臂支撑的尺寸进行优化设计,是工程应用中亟待解决的问题。
1.v锥流量计模型的简化处理
如图1所示的v锥流量计的剖面视图，从图中可以看出，分析优化的中重点是起到支撑作用的l型悬臂结构,所以外管道可以在建模的过程中略去，去除掉与分析过程无关的部分，目的是为了使整个分析优化过程更加便捷、地进行。
2.节流装置的apdl参数化建模
如图1,l型支撑结构的位于锥体的前部,现在需要确定的是l型悬臂支撑进行参数化建模，横臂直径d1二10mm,竖直臂内径d2=5mm,竖直臂外径d3=10mm,长度1=50mm,竖直臂距离锥体尾部的距离%=65mm。对相应参数4、2、义、/以及x五个参数进行优化。参数化模型如图2，其中等效直径比/3=0.85,管道内径=100mm。
3.v锥流量计流体仿真
在进行有限元分析之前，需要对流量计进行流体力学仿真，进一步确定因流体作用在锥体上产生的压力载荷,在确定其载荷值后进行有限元分析。
利用fluent或cfx软件进行流体力学仿真，可以得到如图3所示的压力云图，入口速度为10m/s，介质为空气，湍流模型为rng模型。从图3中可以清楚地看到流体在流经锥体后会的压力变化情况，同时在锥体尾部下面的压力值大于上面的压力值，出现上下压力不等的情况。
4.有限元分析及其变量的提取
在参数化模型的基础上，根据过程需要进行设置材料属性、单元类型和约束及其加载。
v锥流量计内锥体及其悬臂支撑的材料为1cr18ni9ti，具有防锈、机械强度高的特点，可给予内锥体足够的支撑。单元类型选用soild185,约束为支撑的一段固定,载荷值为流体力学仿真中数值。
进行有限元分析得到相关的应力云图，如图4。***大应力的位置为悬臂支撑与管道相连结出上，与实际故障位置一致,进一步证明了该分析的结果是可以信的。
下面为进一步的优化设计提取有限元分析中的***大应力smax和***大位移量umax作为优化分析时的状态变量，提取smax和umax使用的命令如下：
/post1!后处理
allsel!选择所有节点
nsort,s,eqv,0,0,all!将应力排序
*get,smax,sort，,max!将***大应力存在smax中
nsort,s,sum,0,0,all!将位移量排序
*get,umax,sort,0,max!将***大位移量存在umax中
finish
5.优化分析
用上述参数对改进l型悬臂的支撑的尺寸，重新进行有限元分析,得到的新的有限元分析结果，与优化前相比较而言，改进以后的悬臂上的应力分布较改进前有很大的改善，同时受力情况也得到了提高,说明此次优化取得了较理想的结果。
6.结语
通过利用apdl参数化建模的方式对v锥流量计l型悬臂的尺寸进行了优化分析，从优化后的应力云图验证了优化的***终效果是较为理想且可信的，说明了该优化结果可以有效地改善悬臂支撑结构的受力情况，减少故障发生的概率并且提高材料的使用率。