低碳經(jīng)濟已然成為我國經(jīng)濟發(fā)展新模式。天然氣的推廣與大量使用符合發(fā)展低碳經(jīng)濟的需要。各式氣體流量計是天然氣計量工作中的基本工具,由其測得的數(shù)據(jù)是完成能源計量的基礎(chǔ)信息,還是進行相關(guān)貿(mào)易結(jié)算的重要基礎(chǔ)。超聲波流量計（UFM）對比其他類型的流量計量程比更大,精度較高。本文對現(xiàn)有DN25型UFM為原型,設(shè)計了五種不同燃氣表流道結(jié)構(gòu),并基于CFD對其在不同流量下流場分布進行仿真分析。此外本文還對在有流量計背景流場下的超聲波瞬態(tài)傳播過程進行仿真計算,觀察超聲信號在有背景流場時,傳播過程中聲壓幅值的衰減情況。本文使用流體仿真計算軟件FLUENT對所設(shè)計的各個儀表流道優(yōu)化方案進行了流動特性的分析計算。五種方案均由進口穩(wěn)壓腔、出口穩(wěn)壓腔和中間測量段組成。五種方案中,其中兩種方案是直接在原儀表模型基礎(chǔ)上做改進,其中一種方案增加了測量段整流片,另一種方案兼具測量段整流片和穩(wěn)壓腔導(dǎo)流片。另外三種方案都將原基表測量段改為有縮頸的結(jié)構(gòu),其中一種在直管段內(nèi)增加了等距整流片,而另一種不僅增添整流片,還在此基礎(chǔ)上增加了導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)。通過仿真計算可以得到不同方案在不同流量下的流場分布狀態(tài),根據(jù)計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)整流片、導(dǎo)流片與縮... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１常見的聲道布置方式??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??１．３．２時差法超聲波流置計的基本原理??時差法ＵＦＭ的基本工作原理如圖１－２所示，管道直徑為Ｄ，在管道上裝有??發(fā)射換能器ａ發(fā)射超聲波和接收器ｂ接收超聲波，來流速度ｖ的方向如圖中所??示，換能器的布置角度為０。由于受流體流動的影響，超聲波順逆流傳播用時有??所不同。時差法ＵＦＭ則是通過測量聲波順流與逆流傳播時間的差值，推算流體??流速，進而計算得到流體流量。??ｖ?ｂ??ｉ＞?Ｌ??０??ａ??圖１－２超聲波流量計原理圖??可以得出超聲波順流的傳播時間為：??Ｌ?Ｄ／ｓｍｄ??ｔａ＿ｈ?＝?ｈｒ?＝?ｈｒ??Ｃ－＼－ＵＬ?ＣＯＳ?６?ＣＪｒＵｌ?ｃｏｓ?６?（１１）??逆流傳播時間：??Ｌ?Ｄ／?ｓｉｎ?０??ｔｈ＿ａ?＝?ｈｒ?＝?ｈｒ??Ｃ－ＵＬ?ＣＯＳ０?Ｃ－ＵＬＣＯＳ０?（１?９）??傳播的時間差為：??．?Ｄ?／?ｓｉｎ?０?Ｄ／ｓｉｎ?６?２Ｄｕ，?ｃｏ＼０?＾?＾??＝?－?＋?Ｔ?ｎ￣Ｔ?＝?￣?＇?＾?（１＇３）??其中，ｗ為流體在聲傳播路徑上的線平均流速，ｍ／ｓ?；?ｒ為超聲波在氣體中??傳播以外的時間延遲，這其中包含換能器響應(yīng)時間以及電路延遲，ｓ；?Ｄ為管道??直徑，ｍ；?Ｚ為超聲波傳播距離，ｍ；?ｃ為聲波在靜止傳播介質(zhì)中的傳播速度ｍ／ｓ。??因流量計整個量程內(nèi)的ＷＬ＜＜Ｃ，故略去Ｗ，２?ＣＯＳ２沒，得到如下公式：??６??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??本研究所涉及的超聲波燃氣表包括進氣口與出氣口連通的進氣腔與出氣腔，??進氣腔和出氣腔之間的測量直管段，如圖２－１所示。其中超聲波測量段為２５ｘ９？？？??矩形通道結(jié)構(gòu)，由于超聲波在空氣介質(zhì)中傳播衰減很快，為了減少聲路長度，超??聲換能器以對射式安裝在測量段兩側(cè)，換能器內(nèi)部陶瓷片封裝部分即與流體接觸??部分半徑為１２〃？。為了方便描述基表結(jié)構(gòu)，繪制了如圖２－２所示的原基表模型??坐標(biāo)系圖，坐標(biāo)系原點在測量直管段幾何中心處。??Ｚ適氣口?．ｙ??圖２－１原基表模型等軸側(cè)視圖?圖２－２模型坐標(biāo)示意圖??方案Ｉ在原基表模型的基礎(chǔ)上將中間測量直管段改造為由漸縮段、直管段與??漸擴段組成的聯(lián)通結(jié)構(gòu)，其中漸縮段為ｙ方向漸縮，漸縮段與漸擴段的水平長度??均為１５ｗｍ，中部縮頸為２５ｘ５／？ｗ的矩形通道結(jié)構(gòu)。模型在＿ｙ＝０截面與ｚ＝０截面剖??面圖如圖２－３所示。??Ｉ?Ｂ??２－３（ａ）方案Ｉ?ｙ＝０剖面圖?２－３（ｂ）方案Ｉ?ｚ＝０咅ｌｊ面圖??圖２－３方案Ｉ基表模型示意圖??１６??

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本文編號：3430154