【摘要】：均速管流量計因其結(jié)構(gòu)簡單、壓損小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于大管徑的流量測量。均速管流量計安裝條件苛刻,其測量性能受前后直管段長度影響嚴(yán)重。故均速管流量計測量的未充分發(fā)展湍流流量值與實(shí)際值偏離很大。本文通過CFD數(shù)值模擬與實(shí)流實(shí)驗(yàn),對均速管流量計不均勻流場的流量測量特性進(jìn)行了研究。首先,由CFD數(shù)值計算得到不同流動介質(zhì)、不同流速分布下均速管流量計內(nèi)部壓力分布云圖及各特征點(diǎn)壓力值;分析均速管內(nèi)部壓力發(fā)現(xiàn):不均勻流場中均速管流量計內(nèi)部壓力分布不均,高壓均值腔內(nèi)有流動,造成全壓孔處流速不為零。此時全壓引壓管引出的平均全壓大于真實(shí)的平均全壓,高壓均值腔對全壓孔壓力不再有“均值”能力,即動壓平均法在不均勻流場的測量原理有誤。其次,使用三支尺寸不同的均速管流量計在流速分布不同的四處溪流進(jìn)行實(shí)流實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了仿真所得結(jié)論。最后,采用三因素三水平正交試驗(yàn)法,選出九組代表性試驗(yàn)方案,通過CFD仿真得到各因素水平下均速管流量計測量結(jié)果的精度,作極差確定造成測量精度低的主效應(yīng)因素。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):流動介質(zhì)和均速管尺寸對每次測量精度的影響非常小,都在0.8%內(nèi);流速分布對每次測量精度的影響為3.02%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他兩種因素的影響,故可確定流速分布不均是造成均速管流量計測量精度低的主因。實(shí)驗(yàn)得到均速管流量計在對稱式流速分布下測量精度較高,故均速管流量計安裝位置前需增設(shè)流動調(diào)整器,改善流速分布對稱性,以提高測量精度。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文計測量特性數(shù)值模擬量測量特性模擬的流量測量進(jìn)行數(shù)值模擬。直均流流場及。均速管流量計各全壓孔上方安裝高度相。設(shè)置各矩形進(jìn)氣槽的進(jìn)口速度相同，流本一致，即構(gòu)造出流速分布已知的直均流用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分法。計算采用的網(wǎng)格如[36]，數(shù)值模擬出不同進(jìn)口速度直均流流場所示。

V=12m/s V=13m/s圖 3-3 不同流速下均速管流量計內(nèi)部壓力分布圖由圖 3-3 可知，流體流過矩形進(jìn)氣槽后，流經(jīng)均速管流量計時，在檢測桿前端即全壓孔開孔位置附近形成高壓分布區(qū)。檢測桿背流側(cè)形成低壓分布區(qū)。當(dāng)改變矩形進(jìn)氣槽進(jìn)口速度時，高低壓區(qū)的壓力值發(fā)生變化，但是壓力分布的幾何區(qū)域基本沒有大的改變。仿真時發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)口速度超過 10m/s 時，均速管流量計的流量系數(shù)趨于穩(wěn)定，故本仿真實(shí)驗(yàn)矩形進(jìn)氣槽的進(jìn)口速度下限為 10m/s。為確定不同因子對均速管流量計測量精度的影響，模擬仿真了不同直徑比的均速管流量計直均流時的測量特性。查 DN100 被測管道的均速管流量計開孔直徑為 2mm，內(nèi)腔直徑為 16mm，直徑比為 1:8。本文設(shè)計直徑比為 1:16、1:8、1:4 三種尺寸的均速管流量計。三支均速管流量計上方矩形進(jìn)氣槽進(jìn)口速度為 10m/s，，仿真得到各均速管流量計的內(nèi)部壓力分布云圖如圖 3-4所示。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH814

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2635941