科里奥利质量流量计的建模研究与仿真分析

摘要

该文对科里奥利质量流量计进行了建模与仿真的研究.运用哈密顿原理详细推导了基于欧拉梁和铁摩辛柯梁理论的管振动微分方程,揭示了测量管与流体间的流-固耦合的本质特征.提出并建立同时计入激振器和检测器质量的直管科氏质量流量计振动微分方程,修正了以往研究中分别考虑激振器、检测器质量的模型.分析了激振器和检测器的集中质量对标定系数的影响,进行了激振器和检测器的质量配置以及检测点的布置两方面的仿真分析,得到了最佳布局位置.创建了新的流固耦合单元,扩展了ANSYS软件的功能,建立了科里奥利质量流量计的有限元模型,实现了动态仿真分析.建立了流体脉动的科里奥利质量流量计的流固耦合振动方程,进行流体脉动对科氏质量流量计的影响的分析.着重分析了当流体脉动频率为一些特定值时对测量性能、测量管运动状况的影响程度,并提出了解决措施.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2测量原理简介

1.3流量测量管形的性能概述

1.4建模研究与分析综述

1.4.1国外研究综述

1.4.2国内研究综述

1.5实验研究概况

1.5.1流体性质对流量计特性的影响

1.5.2脉动流对流量计性能的影响

1.6次仪表研究概述

1.7目前研究中存在的主要问题

1.8本文的研究内容

1.9本章小结

1.10参考文献

第二章科里奥利质量流量计力学模型的建立

2.1引言

2.2欧拉梁理论的测量管振动微分方程的建立

2.3铁摩辛柯梁理论的测量管振动微分方程的建立

2.4本章小结

2.5参考文献

第三章直管科里奥利质量流量计的特性分析

3.1引言

3.2测量传感器结构和工作原理

3.2.1测量传感器结构

3.2.2工作原理

3.3建模与求解分析

3.4集中质量对标定系数的影响分析

3.4.1流体密度改变引起标定系数的变化

3.4.2集中质量对科氏流量计标定系数的仿真分析

3.5本章小结

3.6参考文献

第四章科里奥利质量流量计有限元建模及仿真分析

4.1引言

4.2振动梁单元各矩阵的推导

4.2.1单元形函数的形成

4.2.2单元矩阵的推导

4.2.3 Euler梁理论的单元矩阵

4.3用ANSYS建模及求解

4.4有限元法与解析法结果的比较

4.5 U形管科氏流量计的分析

4.6科氏质量流量计的仿真分析

4.6.1集中质量对灵敏度的影响

4.6.2检测点位置移动对灵敏度的影响

4.6.3激振点的位置改变对性能影响分析

4.6.4 U形管结构尺寸比对灵敏度的影响

4.6.5 U形管形状的演化

4.7本章小结

4.8参考文献

第五章流体脉动下科里奥利质量流量计的性能分析

5.1引言

5.2建模与求解分析

5.3脉动流对测量性能影响的分析

5.4本章小结

5.5参考文献

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2进一步研究的展望

致谢

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