科氏流量計(jì)可以對(duì)流體質(zhì)量流量進(jìn)行直接測(cè)量,具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn),不易受溫度、密度、流動(dòng)狀態(tài)等因素影響,廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、醫(yī)藥食品等各個(gè)領(lǐng)域。在工業(yè)應(yīng)用中,氣-液兩相流經(jīng)常出現(xiàn),如液化天然氣由于溫度升高氣化產(chǎn)生氣泡。氣液兩相流流動(dòng)較為復(fù)雜,液相和氣相之間存在相對(duì)速度和界面效應(yīng),是世界公認(rèn)的“難測(cè)流體”�？剖狭髁坑�(jì)在測(cè)量氣液兩相流時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的誤差,因此有必要對(duì)此進(jìn)行深入研究,提出補(bǔ)償措施。本文采用流固耦合有限元技術(shù),提出了一種針對(duì)氣液兩相流測(cè)量的流固耦合振動(dòng)分析模擬方法。在給定約束條件下,針對(duì)不同氣泡含量和分布的科氏流量計(jì)進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究進(jìn)展與成果如下:(1)通過有限元模擬的方法,建立測(cè)量管和流體的振動(dòng)模型,為了模擬氣泡,提出了一種模擬方法:從建好的流體模型中選取一部分單元將其材料屬性變?yōu)闅怏w,模擬氣泡在流體中存在的形態(tài)。通過流固耦合振動(dòng)的有限元分析方法,計(jì)算出該種模型的相位差,驗(yàn)證了方法的可行性。(2)針對(duì)氣泡含量范圍比較低,主要集中在10%以內(nèi),管道中的氣液兩相流流型主要體現(xiàn)為泡狀流的情況,本文開發(fā)了專用的工具構(gòu)建兩相流模型,得到了大量有益的計(jì)算結(jié)果,為新型流量計(jì)的開發(fā)提供了技術(shù)支持。參數(shù)化構(gòu)建氣液兩相流的模型提高了建模和計(jì)算的效率。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH814
【部分圖文】：

7圖 2-1 科里奧利力工作圖Fig.2-1 Coriolis force work chart圖 2-1 中 a 所示，直管繞著軸心以角速度 旋轉(zhuǎn)，流體從管道中心處徑線速度為角速度和距離軸心距離的乘積，隨著距離的增加，流體的線速大，流體獲得的這一部分能量來源于管道，傳遞的媒介就科里奧利力 Fc于做功，管道轉(zhuǎn)動(dòng)變慢，相位滯后；與此相反的路徑，流體從管徑外流線速度變?yōu)榱�，從而釋放了能量，管道接受能量轉(zhuǎn)動(dòng)加快，相位超前。法國(guó)科學(xué)家科里奧利于 19 世紀(jì)發(fā)現(xiàn)，這種使得相位差超前或者滯后的力里奧利力。個(gè)質(zhì)點(diǎn)在繞軸旋轉(zhuǎn)的管道中做直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律物體加速的用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。為了使該質(zhì)點(diǎn)仍滿足牛頓第二定律計(jì)算公式中引入第三個(gè)分量科氏加速度，頂軸轉(zhuǎn)動(dòng)的加速度計(jì)算公式可

2c ra v（式中 為繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度（右手定則確定其矢量方向），rv 為徑向速度。質(zhì)點(diǎn)所受的科里奧利力 Fc為：c= 2c rF a m m v（ U 型單直管科氏流量計(jì)測(cè)量原理如圖 2-1 中 b 所示，將兩根平行直管的尾端進(jìn)行連接，空管管道的簡(jiǎn)諧主振動(dòng)，流體從一側(cè)流入另一側(cè)流出，由于科氏力做功，前后半段之間差（流出側(cè)超前，流入側(cè)滯后）。單 U 型流量計(jì)如圖 2-2 所示，測(cè)量管道，待測(cè)液體從左側(cè)流入，右側(cè)流出，激振器位于管道中間 M 點(diǎn)處，對(duì)管弦激振力，使得管道繞軸做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。檢測(cè)器 S1和 S2對(duì)稱分布于管道的

2c ra v（式中 為繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度（右手定則確定其矢量方向），rv 為徑向速度。質(zhì)點(diǎn)所受的科里奧利力 Fc為：c= 2c rF a m m v（ U 型單直管科氏流量計(jì)測(cè)量原理如圖 2-1 中 b 所示，將兩根平行直管的尾端進(jìn)行連接，空管管道的簡(jiǎn)諧主振動(dòng)，流體從一側(cè)流入另一側(cè)流出，由于科氏力做功，前后半段之間差（流出側(cè)超前，流入側(cè)滯后）。單 U 型流量計(jì)如圖 2-2 所示，測(cè)量管道，待測(cè)液體從左側(cè)流入，右側(cè)流出，激振器位于管道中間 M 點(diǎn)處，對(duì)管弦激振力，使得管道繞軸做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。檢測(cè)器 S1和 S2對(duì)稱分布于管道的
【參考文獻(xiàn)】

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1 劉穎;羅宇;杉時(shí)夫;陸經(jīng)緯;;基于流固耦合計(jì)算的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[J];船舶工程;2013年S1期

2 趙艷明;潘良明;張文志;;垂直上升矩形流道內(nèi)氣液兩相流流型圖的數(shù)值模擬[J];核科學(xué)與工程;2012年03期

3 紀(jì)愛敏;;科氏質(zhì)量流量計(jì)的有限元建模及靈敏度分析[J];化工自動(dòng)化及儀表;2006年01期

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1 劉穎;科里奧利質(zhì)量流量計(jì)動(dòng)態(tài)數(shù)值分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];上海交通大學(xué);2013年

2 朱小倩;科氏流量計(jì)兩相流測(cè)量含氣率影響規(guī)律及修正方法的研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2844874