在流體領域的實驗研究和工業(yè)生產的過程中,例如液壓元件或者液壓系統(tǒng)的實驗研究、工業(yè)生產所用的液壓設備的狀態(tài)與故障監(jiān)測等等,流量通常是要求監(jiān)測和控制的重要參數(shù)之一。自二十世紀七八十年代以來,隨著電液伺服、電液比例技術的問世,以及伺服技術的的創(chuàng)新與發(fā)展,對電液伺服閥、比例閥的動態(tài)、靜態(tài)特性的測試技術的要求也越來越高。但是在動態(tài)特性測試中,對于有偏置的動態(tài)流量,目前國內尚無合適的動態(tài)流量計。本文結合流體力學的相關原理,詳細闡述了利用三點壓差實現(xiàn)動態(tài)流量測量的可行性,推導了雙壓差測量動態(tài)流量的數(shù)學模型,設計出用于動態(tài)流量測量的測量管,并利用FLUENT進行了流場仿真,在分析管內流動狀態(tài)的同時為雙壓差動態(tài)流量計的數(shù)學模型提供了理論基礎。利用雙壓差進行動態(tài)流量測量,既解決了流量計算過程中流體慣性及粘性的干擾,使流量計算的數(shù)學模型變得更為簡單,又實現(xiàn)了動態(tài)流量的雙向測量。用于動態(tài)流量測量的無載液壓缸+速度傳感器式測量元件,由于采用了大活塞面積和間隙密封的主體結構,可具有較高的動態(tài)性能,常用于伺服閥等液壓元件的動態(tài)性能測試,但由于液壓缸活塞的有效行程范圍有限,也僅能測量流過伺服閥零區(qū)附近的高頻對稱往復式流量。以對稱往復流量為基礎,在原有電液伺服閥動、靜態(tài)特性實驗臺的基礎上加以改造,設計了動態(tài)層流流量計與動態(tài)油缸的對比實驗系統(tǒng)。對不同頻率的正弦流量信號以及階躍流量信號進行了實際測量,并與動態(tài)油缸的測試結果作了對比。并在實驗的基礎上對數(shù)學模型作了適當?shù)男拚?br> 【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TH814
【部分圖文】：

依據(jù)現(xiàn)有的差壓式流量計可以了解到，流體流經管道中的節(jié)流件產生的壓之間存在一定關系。在應用壓差式流量計時，瞬時流量的影響因素主要為流動時引起的慣性力，以及速度變化引起的速度分布的變化，其性能穩(wěn)定大的優(yōu)點又無法替代。所以，如果能抵消掉流體流動的粘性和慣性影響，瞬時流量與壓力差及其變化過程的數(shù)學關系，就可以結合壓差式流量計通計算方法，間接得到瞬時流量值。 動態(tài)流量計的工作原理.1 傳統(tǒng)的差壓式流量計傳統(tǒng)的節(jié)流—差壓式流量計是根據(jù)液流通過小的節(jié)流面積時，造成局部收增加，靜壓力下降，流量與壓力差的平方根成正比的原理設計的，典型節(jié)—文丘里管，其結構如圖 2-1 所示：

第 2 章 雙壓差動態(tài)流量計的原理者的關系處理的更為簡潔。對于有緩變節(jié)流裝置的流場，流體運動平穩(wěn)，兩端壓差變化顯著，更容易通過傳感器精確測量，容易找到瞬時流量與壓力差函數(shù)之間的關系。如圖 2-1 所示，對于經典文丘里流量計，測量管主體結構可以分為三部分直通的光滑圓管和一個漸縮管以及一個漸擴管組成，在漸縮、漸擴管中，流線不會脫離壁面 ，流動阻力主要是沿程的摩擦引起的。對應于縮小后流速的局部阻力系數(shù) ζ=0.05-0.06，可見在漸縮、漸擴管中的流動損失很小，因此對它建立動態(tài)流動下的數(shù)學模型是可行的。因此，如圖 2-2 所示，本文所研究的雙壓差動態(tài)流量計在傳統(tǒng)文丘里流量計的基本結構上進行了改進：整體延長，使流態(tài)更為穩(wěn)定，設定三個壓力測量點，擴散角為 21 度，將兩端設計為對稱結構，這樣在不影響流體流動狀態(tài)的情況下更易于進行數(shù)學模型的搭建。

第 2 章 雙壓差動態(tài)流量計的原理ecR =2300[27]，流量計管道內油液流動的雷諾數(shù)遠小于臨界值，計算分析上可以確定管內油液的流動狀態(tài)為層流。2.2.2 雙壓差動態(tài)流量計數(shù)學模型如圖 2-3 所示為雙壓差動態(tài)流量計測量管的結構示意圖，圖中大管孔和小管孔的半徑分別為1R 和2R ，軸向速度分別為1u 和2u ，假設流動為軸對稱不可壓縮的層流并且三段直管中的流線是直線。將管道水平放置，使軸線與 z 坐標重合，建立軸向柱面坐標系。

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本文編號：2815778