超声流量计探头伸缩位置及流量数值积分方法优化研究

摘要

超声流量计发展十分迅速,与传统流量计相比,具有无压力损失、测量范围宽、重复性好等优点。近年来开发应用的多声道超声流量计,由于其制造不受管道口径的限制,多声道配置可以适应较为复杂的流道结构和流态分布,故已成为大口径流量测量的最佳技术选择。在多声道超声流量计使用过程中,超声探头安装位置以及阻流件下游非理想流场会对超声流量测量产生影响。为了提高超声流量计的测量性能,本文主要完成了以下工作:
　　(1)使用唐山汇中仪表有限公司的SCL-9多声道超声流量计在直管和单弯头条件下进行实流实验。分析不同探头安装位置、声道布置形式以及单弯头下游不同前直管段长度时超声流量计测量性能的变化规律。结果表明:全伸安装时,声道双面布置优于单面布置;全缩安装时,声道单双面布置结果差别不大;单弯头条件下,超声流量计的测量性能受到影响,测量结果较直管时差。
　　(2)利用CFD仿真方法对DN100多声道超声流量计在直管条件下探头全缩、全伸和声道双面、单面布置时的流场进行数值仿真研究,深入分析了探头全伸和全缩安装时,探头附近流场变化情况以及其对测量结果的影响机理,解释了声道双面布置和单面布置差异的原因所在。
　　(3)利用CFD仿真方法建立探头位置为全伸、声道布置形式为双面交叉布置、阻流件类型为单弯头和双弯头的仿真模型,通过分析单弯头和双弯头的内部流场,对两种阻流件下游超声流量计的测量性能进行研究。结果表明:双弯头对测量的影响高于单弯头;单弯头条件下,误差随前直管段长度的缩短而增大,而在双弯头条件下,随着前直管段长度的缩短,误差值略有减小。
　　(4)针对目前多声道超声流量计流量数值积分方法无法满足非理想流场下测量性能的要求,提出了基于实际管路流态分布的数值积分优化方法,并通过仿真和实验进行了验证。结果表明:仿真的优化效果较实流明显;通过比较平均优化和分别优化,认为采用平均优化效果较佳。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 课题主要工作

1.5 创新点

第二章 SCL-9多声道超声流量计实流实验研究

2.1 超声流量计基础

2.2 实验平台搭建

2.3 实验方案设计

2.4 实验结果分析与讨论

2.5 本章小结

第三章 理想流场多声道超声流量计仿真研究

3.1 仿真基础

3.2 超声探头全伸安装时单双面仿真结果对比分析

3.3 超声探头全缩安装时单双面仿真结果对比分析

3.4 本章小结

第四章 非理想流场多声道超声流量计仿真研究

4.1 单弯头下游仿真模型建立

4.2 单弯头下游超声流量计测量性能研究

4.3 双弯头下游超声流量计测量性能研究

4.4 本章小结

第五章 基于流态分布的流量数值积分优化方法

5.1 Gauss型积分方法

5.2 数值积分方法改进

5.3 积分方法验证

5.4本章小结

第六章 总结与建议

6.1 总结

6.2 建议

参考文献

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