超聲流量計(jì)(Ultrasonic flowmeter,UFM)作為應(yīng)用最為廣泛的計(jì)量工具之一,廣泛應(yīng)用于氣體、液體等流體測量,在石油、天然氣和自來水等運(yùn)輸方面的需求量越來越大。常用超聲流量計(jì)參數(shù)設(shè)置是基于充分發(fā)展的理想流態(tài),在實(shí)際工況下,超聲流量計(jì)的安裝條件往往無法滿足管道內(nèi)流體充分發(fā)展的需求,嚴(yán)重影響超聲流量計(jì)的測量精度要求。每年對于超聲流量計(jì)的安裝與拆卸需要投入大量的人力物力,因此探索一種新型流量檢測的方法也成為了許多國家關(guān)注的重點(diǎn)。本文針對超聲流量計(jì)的測量性能、對非理想流場的適應(yīng)性和導(dǎo)波流量測量方法展開研究,主要的研究內(nèi)容包括:(1)常見工況管道內(nèi)流體流態(tài)FLUENT仿真研究。對DN80型超聲流量計(jì)安裝上游阻流件分別為單彎管、同面雙彎管和空間雙彎管時(shí)管道內(nèi)流態(tài)分布進(jìn)行仿真分析。研究不同入口流速下管道內(nèi)各截面的流態(tài)分布情況,重點(diǎn)對不同截面上水平聲道和豎直聲道流速分布進(jìn)行研究,討論不同阻流件對于超聲流量計(jì)測量精度的影響。(2)超聲流量計(jì)多相流流場測量穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究。搭建專用實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)現(xiàn)測量管道內(nèi)氣液兩相流的充分混合,采用標(biāo)準(zhǔn)稱重裝置將通過測量管道中的液體進(jìn)行稱重并轉(zhuǎn)換為體積量,與單聲道超聲流量計(jì)、外夾式超聲流量計(jì)和三聲道超聲流量計(jì)的測量值進(jìn)行對比,以檢測超聲流量計(jì)在不同流態(tài)下的適應(yīng)性和測量精度。(3)基于導(dǎo)波縱向模態(tài)對管道內(nèi)液體流速進(jìn)行測量的方法研究。推導(dǎo)充液管道中液體流動(dòng)時(shí)導(dǎo)波縱向模態(tài)的群速度頻散方程,結(jié)合波結(jié)構(gòu)分析不同頻率下縱向模態(tài)在充液管道中的能量分布。制定實(shí)驗(yàn)方案,研究當(dāng)液體靜止和流動(dòng)時(shí)不同激勵(lì)頻率下充液管道中縱向模態(tài)的傳播特性。研究充液管道中液體的流動(dòng)速度與導(dǎo)波縱向模態(tài)在管道中傳播速度的關(guān)系。為實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)流量的檢測提供了一種新方法,為超聲導(dǎo)波應(yīng)用于流量檢測提供理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH814.92
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 超聲流量計(jì)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 超聲流量計(jì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 多聲道超聲流量計(jì)研究現(xiàn)狀
    1.3 超聲導(dǎo)波研究現(xiàn)狀
    1.4 課題來源及研究內(nèi)容
第2章 超聲流量計(jì)工作原理
    2.1 超聲流量計(jì)測量原理
        2.1.1 傳播速度差法
        2.1.2 多普勒法
        2.1.3 相關(guān)法
        2.1.4 波束偏移法
    2.2 流量修正系數(shù)
        2.2.1 充分發(fā)展層流流態(tài)分布
        2.2.2 充分發(fā)展湍流流態(tài)分布
        2.2.3 流量修正系數(shù)計(jì)算
    2.3 測量不確定度分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 多工況管道對超聲流量計(jì)測量影響仿真研究
    3.1 流場仿真參數(shù)設(shè)置
    3.2 平面單彎管流場仿真
        3.2.1 模型建立
        3.2.2 典型流態(tài)分布
        3.2.3 徑向流速分析
    3.3 平面雙彎管流場仿真
        3.3.1 模型建立
        3.3.2 典型流態(tài)分布
        3.3.3 徑向流速分析
    3.4 空間雙彎管流場仿真
        3.4.1 模型建立
        3.4.2 典型流態(tài)分布
        3.4.3 徑向流速分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 超聲流量計(jì)多相流流量測量穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        4.1.1 超聲流量計(jì)聲道分布
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)用超聲流量計(jì)介紹
    4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.1 單相液體測量穩(wěn)定性分析
        4.3.2 氣液兩相流測量穩(wěn)定性分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于導(dǎo)波縱向模態(tài)的流量測量方法研究
    5.1 載流管道中縱向模態(tài)的頻散特性分析
        5.1.1 頻散方程理論推導(dǎo)
        5.1.2 頻散曲線數(shù)值分析
        5.1.3 縱向模態(tài)的傳播特性分析
    5.2 單組傳感器接收實(shí)驗(yàn)研究
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.3 雙組傳感器接收實(shí)驗(yàn)研究
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        5.3.2 縱向模態(tài)群速度計(jì)算
        5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所取得的學(xué)術(shù)成果
致謝

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔣學(xué)程;倪建樂;;正確選用氣體超聲流量計(jì)[J];油氣儲(chǔ)運(yùn);2006年06期

2 張郁麟;超聲流量計(jì)[J];壓電與聲光;1984年02期

3 尹鐘萬;;新穎超聲流量計(jì)[J];國外油田工程;1989年04期

4 韋余紅,袁易全;夾持式超聲流量計(jì)誤差分析[J];聲學(xué)技術(shù);1993年01期

5 郭永琪;超聲流量計(jì)的應(yīng)用[J];計(jì)量技術(shù);1994年11期

6 章立;新穎超聲流量計(jì)[J];煉油化工自動(dòng)化;1994年05期

7 李林華;引青自動(dòng)化超聲流量計(jì)井的規(guī)劃與設(shè)計(jì)[J];河北水利水電技術(shù);1995年04期

8 鄭玉龍,馬福軍;淺談氣體超聲流量計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J];油氣田地面工程;2001年05期

9 孟云棠,張艷華;測量非穩(wěn)定性流體的超聲流量計(jì)[J];遼寧師專學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年04期

10 孫延祚;從阿林頓工作會(huì)議了解超聲流量計(jì)國際標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)向[J];儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量;2002年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 宋振華;超聲流量計(jì)流場分析及導(dǎo)波流量檢測方法研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2017年

2 劉婷;高溫熔鹽超聲流量計(jì)的信號處理方法與技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所);2016年

3 方宜兵;基于高頻超聲的液體流量測量機(jī)理及方法研究[D];燕山大學(xué);2016年

4 呂幾凡;管道天然氣超聲流量計(jì)在線采樣檢驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國計(jì)量學(xué)院;2012年

5 張亞;基于本質(zhì)安全型低功耗氣體超聲流量計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2017年

6 劉成強(qiáng);時(shí)差式超聲流量計(jì)的研究與軟件實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

7 覃莉;相位差法超聲流量計(jì)的研究及軟件實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

8 段允;高精度低功耗超聲流量計(jì)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)[D];寧波大學(xué);2011年

9 張朋勇;超聲流量計(jì)非理想流場適應(yīng)性研究[D];天津大學(xué);2012年

10 曹鵬;大口徑超聲流量計(jì)時(shí)間參數(shù)校準(zhǔn)[D];河北大學(xué);2014年

本文編號：2845814