涡轮流量传感器的实验及仿真研究

摘要

流量的精确测量是一个比较复杂的问题，这是由流量监测的性质决定的。流动的介质可以是液体，气体，颗粒状固体，或是它们的组合形式。液流可以是层流或湍流，稳态的或瞬态的。在工业生产、科学实验、能源计量及社会生活等领域中，流量是测量和控制的重要参数之一。
　　 涡轮流量计是速度式流量测量仪表的一种，它具有重复性好、量程范围宽、适应性强、精度高等特点，因此被广泛应用于多钟行业，特别是对测量精度要求较高的工业领域，包括：冶金、石油、化工、食品、轻工等行业领域。自从1938年美国发明了第一台涡轮流量计开始，许多科研人员一直致力于涡轮流量计的研究与开发。涡轮流量计是由涡轮流量传感器及其配套的转换器两部分构成的，多年来对于这方面的研究工作主要集中在涡轮流量传感器的设计，改进及转换器的信号处理两方面。
　　 本文主要完成以下几项工作：
　　 首先分析了涡轮流量传感器工作原理、数学模型及其特性，从数学模型上分析了涡轮流量传感器测量误差的产生的原因。
　　 其次介绍了涡轮流量传感器的实验装置，分析涡轮流量传感器实验结果的差异性，从而提出涡轮传感器结构改进措施。
　　 最后运用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对涡轮流量传感器进行仿真设计，找到了合适的网格划分方法，发现了涡轮流量传感器的最优仿真模型。通过仿真研究，找到了影响涡轮流量传感器测量精度的主要因素。仿真结果表明：FLUENT是一种有效的传感器优化工具，能够提高涡轮流量传感器的测量精度。