圆柱齿轮流量计计量精确度的影响因素研究

摘要

圆柱齿轮流量计是容积式流量计的一种也是使用最多的流量计量元件之一，它被广泛应用于航天、航空、兵器等国防工业的各个部门以及化工、食品、制药等民用领域的各个行业内。随着社会发展和计量科学的进步，流量计量的应用越来越广泛，同时方便、快速和更高精确度的流量测量成为今天人们的向往。计量精确度作为流量计主要性能参数之一，其影响因素众多并且各因素之间也存在非常复杂的相互作用，是流量计计量特性研究的重难点之一。以往对圆柱齿轮流量计的误差特性进行研究的方法比较单一，通常是通过理论计算和实验测试的方法，但两种研究方法都存在一定的缺点和局限性。一方面理论计算的研究方法需要对实际问题的模型进行简化，结果会与实际情况产生一定的偏差，另一方面实验测试虽然与实际工况极为接近，但一旦改变被测介质等测试条件又需要耗费很大的人力物力。于是本学位论文选择使用CFD流场仿真模拟方法对流量计机械结构、介质特性和流量脉动等因素对计量精确度造成的影响开展研究。
　　本研究主要内容包括：⑴归纳了国内外流量计量学科的发展以及流量计量元件的研究情况，介绍了该领域的研究现状和发展趋势，在此基础上提出了本文的研究目的及意义并确定了硕士论文课题的研究内容。⑵利用流体力学相关理论分析了流量计内部轴向间隙及径向间隙大小对流量计内泄漏和计量精确度影响并通过理论计算得到了能够满足流量计高精确度和低磨损使用要求的理论最佳间隙和齿轮模数。⑶引用仿真模拟试验的理念对流量计内油液粘度变化对流量计计量精确度的影响进行了研究，主要分析了不同油液粘度下流量计端面和径向间隙泄漏对流量计计量精确度的影响，得到了不同工况下VC0.2型圆柱流量计计量精度的具体数值及其之间的微小不同，为流量计实际仪表系数的确定提供了参考。⑷采用理论计算和流场仿真相结合的方法分析了圆柱齿轮流量计内部的流量脉动和流量脉动对计量精确度的影响，得出圆柱齿轮流量计流量脉动对计量精确度几乎是没有影响的，以后在对计量精确度的研究中可以作为次要因素对其进行分析。

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第一章 绪 论

1.1课题背景和研究意义

1.2流量计发展动态及国内外研究现状

1.3课题主要研究内容

1.4课题创新点

1.5文章结构

第二章 计量精确度影响因素分析

2.1圆柱齿轮流量计工作原理及基本参数

2.2流量计内泄漏相关理论建模与分析

2.3流量计总泄漏流量理论分析

2.4本章小结

第三章 流量计结构对计量精确度的影响

3.1间隙大小对内泄漏的影响

3.2间隙流动粘性摩擦损失

3.3最优间隙的确定

3.4齿轮转子最优结构参数

3.5本章小结

第四章 介质特性对计量精确度的影响

4.1油液粘度对内泄漏的影响

4.2 CFD模拟方法的发展

4.3不同粘度下流量计内泄漏仿真模拟

4.4计算方法与边界条件

4.5流量计内泄漏仿真结果与分析

4.6 本章小结

第五章 流量脉动对计量精确度的影响

5.1 圆柱齿轮流量计的瞬时流量及流量脉动

5.2 流量计流量脉动仿真模拟

5.3 压力脉动仿真结果分析

5.4 流量脉动对计量精确度的影响分析

5.5 本章小结

总结与展望

1.论文总结

2.工作展望

参考文献

致谢

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