随着我国集中供热的推行和不断完善,供热收费的分户计量方式也将越来越被普及应用,基本上每个供热用户都需要安装有自己的热量表。这也使得国内对热量表的需求潜力很大,尤其是测量精度高、成本低廉的热量表更具有广阔的市场。总体来说,我国现在所研发制造的热量表质量要落后于国外生产的热量表,热量表的使用性能尚待改进和提高,主要是提高热量表的测量精度和其普遍的适用性、可靠性。同时由于国内供热系统的水质较差,也会造成对测量仪表的损伤。本文针对一种新型的分流式热量表结构模型,运用相关的理论知识,通过数学建模,利用ANSYS、fluent的仿真分析软件,分析了这种分流式热量表的分流结构基表内的流体流动特性,并对温差感应元件进行了相关的结构分析优化,具体研究内容及结果如下:(1)针对这种分流式热量表的分流式基表内部流场,采用了RNGk??的流体湍流模型,通过建立偏心流道不同偏心角模型和偏心流道不同开度大小的数学模型。经过数值模拟结果的分析比较,可以看出,对于多组不同的偏心流道偏心角模型,得到的偏心流道开度与叶轮转速的对应变化曲线均为近似的线性曲线,符合该热量表分流结构的设计工作原理,验证了该分流式热量表分流结构设计原理的可行性。同时,对偏心流道的设计结构进行了模拟分析优化,最后将偏心流道偏心角设计优化为39°。(2)通过对基表内部流场的仿真模拟结果分析还得出,当偏心流道的开度很小时,流场的转速几乎为零,此时与偏心流道结构的偏心角大小无关,故而得出偏心流道的开度调节范围存在有失效区域。通过进一步分析,确定该分流式热量表的偏心流道调节开度变化的有效量程(以偏心流道开口圆弧所对圆心角大小表示)为:4°-18°。(3)研究了分流式热量表的热变形结构性能参数。通过理论分析,针对可能影响温差感应元件热变形性能的四个因素(包括金属螺旋横截面形状的热变形结构稳定性、金属螺旋受热面积、金属螺旋螺纹升角和供热热水温度),对温差感应元件(金属螺旋热变形结构)进行一系列的热-结构耦合模拟和仿真实验,并得到了有效的结果。通过对不同金属材料的热膨胀变形性能研究,推荐选取金属铂作为热变形材料。金属螺旋杆件的优化结构设计为:外螺纹横截面为正三角形,上部螺旋杆螺纹升角为5°,下部螺旋杆螺纹升角为2°。(4)通过进一步分析比较热变形模拟结果数据,得出:当热量表流道入口、回水口温差每增大10℃,热变形螺旋杆件受力扭曲转动约1°角。通过齿轮变速机构进行变速调节,带动旋转套筒转动,进而调节偏心流道开度大小,改变叶轮转速,对由于进、回水温差所引起的热量值偏差进行修正。本文通过对分流式热量表结构原理的综合数值模拟,得到的结果对于这种分流式热量表的结构参数的进一步优化设计具有重要的指导意义。