【摘要】：渦街流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、無可動(dòng)部件、維護(hù)成本低、測量精度高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于液體和氣體的流量測量領(lǐng)域。寬量程比渦街流量計(jì)的研究在一定程度上能夠解決渦街流量計(jì)小流量下測量困難的問題,以增加縮徑結(jié)構(gòu)的方法最為有效,具有縮徑結(jié)構(gòu)的渦街流量計(jì)被稱為縮徑式渦街流量計(jì)。目前,大多數(shù)企業(yè)依然采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)縮徑式渦街流量計(jì),其縮徑結(jié)構(gòu)收縮曲線為直線。流體通過直線縮徑結(jié)構(gòu)后,流體紊流度改變,導(dǎo)致渦街信號中摻雜更多的噪聲信號,影響測量的精度。為了解決這一問題,論文采用數(shù)值模擬方法對縮徑式渦街流量計(jì)的縮徑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并對相關(guān)問題展開研究。主要完成了以下工作:(1)分析縮徑式渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)寬量程比的結(jié)構(gòu)和理論基礎(chǔ),通過總結(jié)常用的收縮段中流體流速的變化規(guī)律,設(shè)計(jì)了一種新的收縮曲線并推導(dǎo)新曲線的方程。(2)利用數(shù)值模擬軟件FLUENT確定了模型中檢測點(diǎn)的最佳位置,選擇截面速度均勻性作為評價(jià)流體紊流度變化程度的指標(biāo),并論證截面速度均勻性大小與渦街信號中噪聲信號多少的對應(yīng)關(guān)系。(3)設(shè)計(jì)以流速(1.6m/s、3.2m/s、6.0m/s)、收縮比(4、9、16)、收縮曲線(直線、維氏曲線、雙三次曲線、五次曲線、新曲線)為變量的實(shí)驗(yàn)方案,利用FLUENT軟件建立不同的縮徑結(jié)構(gòu)的的模型,進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,曲線縮徑結(jié)構(gòu)的截面速度均勻性都小于直線縮徑結(jié)構(gòu)的截面速度均勻性;縮徑結(jié)構(gòu)中流體流速的改變對截面速度均勻性大小的影響較小。對比幾種曲線縮徑結(jié)構(gòu),收縮比為9的縮徑結(jié)構(gòu)的截面速度均勻性最小;相同流速下,收縮比為4、9時(shí),雙三次曲線縮徑結(jié)構(gòu)的截面速度均勻性最小,收縮比為16時(shí),五次曲線縮徑結(jié)構(gòu)的截面速度均勻性最小;新曲線縮徑結(jié)構(gòu)和五次曲線縮徑結(jié)構(gòu)的截面速度均勻性大小接近,說明新曲線可以作為縮徑結(jié)構(gòu)的收縮曲線,驗(yàn)證了收縮曲線方程的設(shè)計(jì)方法的正確性。(4)為驗(yàn)證仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)中的縮徑結(jié)構(gòu)模型制作了直線縮徑式渦街流量計(jì)、雙三次曲線縮徑式渦街流量計(jì)、新曲線縮徑式渦街流量計(jì),進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,直線縮徑式渦街流量計(jì)的測量誤差和重復(fù)性都較大,雙三次曲線縮徑式渦街流量計(jì)的誤差和重復(fù)性最小,新曲線縮徑式渦街流量計(jì)的誤差和重復(fù)性位于兩者之間。說明曲線縮徑結(jié)構(gòu)有利于改善縮徑式渦街流量計(jì)的測量精度,也印證了仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。仿真實(shí)驗(yàn)和標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,截面速度均勻性作為判斷流體紊流度變化程度的參數(shù)是合理可行的,曲線縮徑結(jié)構(gòu)有利于改善縮徑式渦街流量計(jì)的測量精度。新曲線滿足作為收縮曲線的要求,驗(yàn)證了新收縮曲線方程的正確性。
【圖文】：

渦街流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖

渦街流量計(jì)橫向剖面示意圖
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH814

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2596275