Design of micro orifice flowmeter by comsol multiphysics

Bu çalışmada, COMSOL Multiphysics yardımıyla mikro orifismetredeki hız ve basınç profilleri incelenerek, basınç ölçüm noktalarının en uygun yerlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Üç farklı akışkan olarak su, gliserol ve hava seçilmiştir. Geometri, 2 boyutta betimlenerek eksenel simetri sınır koşulu uygulanmıştır. Orifis çapı, çap oranı (orifis plakası/orifis) ve boğaz tipi (düz, yakınsak, ıraksak) bu çalışmada incelenen değişkenlerdir. Comsol Multiphysics'te sıkıştırılamaz Navier-Stokes uygulama modu seçilmiş olup, özkütlenin sabit varsayıldığı bu modda sıcaklık da sabitler kısmında tanımlanmıştır. Giriş sınır koşulu olarak giriş hızı, çıkış sınır koşulu olarak da viskoz streslerin ihmal edildiği basınç seçilmiştir. Giriş ve çıkış hızları arasındaki farklar için elde edilen benzetim sonuçları, orifis plakası kalınlığı (k) arttıkça, çıkış hızının düz ve ileri boğaz tipi için arttığını, geri boğaz tipi için ise azaldığını göstermektedir. Orifis çapı (t) arttığında tüm kesit tipleri için çıkış hızları azalmaktadır. Üç geometri için ise çıkış hızlarının (ʋ) sıralaması, ʋo, yakınsak > ʋo, ıraksak > ʋo, düz şeklindedir. Enyüksek basınç farkını verecek basınç ölçme noktalarının konumları için çeperdeki basınç farklarına dayalı yapılan benzetimlerde, uzaklıkların 0,10 - 0,15 om aralığında olması gerektiği sonucuna varılmıştır. Basınç düşümünün, k arttığında arttığı, t arttığında ise azaldığı görülmüştür. Akışkan türleri ve geometrilere göre basınç düşümleri ΔPgliserin> ΔPsu > ΔPhava; ΔPıraksak> ΔPyakınsak > ΔPdüz şeklindedir.