基于风洞装置校准大口径气体流量计的研究

摘要

风洞装置通过控制风机，产生连续可调的稳定气流，安装在校准系统不同位置的各类变送器准确测得与流量相关的各种物性参数，如温度、差压、绝压等，经过软件中的算法修正之后，计算得出精确的气体流量，以此流量作为标准流量，可实现对气体流量计的校准。本文以安徽省计量院的DHS-600×600/1050×1050-Ⅲ型环形低速风洞装置为研究对象，分析风洞结构设计和流场特性，通过计算流体力学(CFD)软件模拟风洞流场，结合实际测量风洞流场品质参数，综合分析该型风洞装置用于校准气体流量计的可行性，最后通过对比试验验证风洞校准流量计的可靠性。为此，本文主要完成了以下几方面的工作:
　　1.利用计算流体力学方法(CFD)，对所研究风洞的结构和流场进行了仿真模拟，验证了该型风洞装置结构和流场的相关特性，基本符合作为检验气体流量计的标准装置。
　　2.风洞主要流场品质的实验测量。风洞装置在安装、调适之后，必须要对风洞的各项流场品质进行检测，本文对风洞的儿个主要流场品质参数进行实验测量，包括风洞轴向静压梯度、紊流度、风洞能量比、最大风速、最小稳定风速及速压稳定性，通过实验数据的分析处理，验证风洞安装、调适后的性能特征符合设计要求。
　　3.大口径气体流量计标定验证研究。用风洞装置和气体流量标准装置的对比试验，从而得到风洞装置的修正系数，通过对不同口径不同类型流量计验证实验，验证风洞装置的可靠性。对风洞用于大口径气体流量校准的问题进行了试验分析，探讨了风洞装置的准确度等级和不确定度问题。
　　4.对风洞装置校准气体流量计的误差进行研究。分析误差的来源，并提出修正方法。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 气体流量标准装置介绍和分析

1．2．1 气体流量原级标准装置

1．2．2 气体流量次级标准装置

1．2．3 结论

1．2．4 风洞装置

1．3 课题研究意义

1．4 课题研究内容

第二章 风洞装置结构及测量流量原理

2．1 风洞装置发展现状

2．2 本文风洞装置

2．2．1 风洞装置设计方案结构

2．2．2 风洞装置技术参数

2．2．3 风洞装置流场分布

2．2 风洞装置测量流量原理

2．2．1 皮托管测速原理

2．2．2 风洞装置校准流量计原理

2．2．3 风动装置校准气体流量计实验方案设计

第三章 风洞装置数值模拟与仿真

3．1 CFD软件介绍

3．1．1 CFD概述

3．1．2 CFD软件构成

3．2 风洞的建模

3．2．1 风洞的二维模型的建立

3．2．2 风洞的三维模型的建立

3．3 风洞模型网格划分

3．4 风洞流场仿真

第四章 风洞流场品质的主要参数测试

4．1 风洞轴向静压梯度

4．1．1 风洞轴向静压梯度的概念

4．1．2 轴向静压梯度的测量方法

4．1．3 数据处理

4．1．4 实验结果分析

4．2 风洞紊流度

4．2．1 风洞紊流度概念

4．2．2 风洞紊流度测量

4．2．3 数据处理与结果分析

4．3 风洞能量比、最大风速、最小稳定风速及动压稳定性测量

4．3．1 风洞能量比

4．3．2 最大风速

4．3．3 最小稳定风速

4．3．4 动压稳定性

4．3．5 实验数据与分析

4．4 改善流场品质的方法

第五章 大口径气体流量计标定验证

5．1 对比试验验证

5．2 大口径气体流量计校准问题

5．3 风洞装置准确度等级和不确定度问题

第六章 风洞装置校准流量计的误差分析

6．1 误差的基本概念

6．1．1 误差定义及分类

6．1．2 风洞误差来源

6．2 误差修正

结论

参考文献