本文關(guān)鍵詞：帶流動調(diào)整器U型聲道超聲波流量計流場特性仿真及優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：測量管段流場分布特性研究是提高超聲波流量計(USFM)測量可靠性必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。論文以“帶流動調(diào)整器U型聲道超聲波流量計流場特性仿真及優(yōu)化”為題，研究基于計算流體力學(xué)CFD的U型聲道USFM聲道上流速穩(wěn)定性分析，重點研究基于CFD流動調(diào)整器整流效果分析問題及流量計流場分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化實現(xiàn)。論文研究對于促進測控學(xué)科、計量技術(shù)學(xué)科等的發(fā)展及實際應(yīng)用、促進超聲流量測量行業(yè)發(fā)展具有一定的學(xué)術(shù)價值和實際意義。 論文對USFM測量機理進行概述和系統(tǒng)分析，分別闡述USFM性能優(yōu)化技術(shù)、基于CFD流量計流場分析及優(yōu)化技術(shù)的國內(nèi)外研究進展，結(jié)合U型聲道USFM流場適應(yīng)性分析需求及流動調(diào)整器應(yīng)用實際意義，確定論文研究內(nèi)容。主要工作包括： ①從CFD數(shù)值模擬機理、流動狀態(tài)及流動控制方程分析流場仿真總體流程，然后結(jié)合某款U型聲道USFM測量原理、結(jié)構(gòu)特點，分析影響超聲波聲道流速穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)參數(shù)，提出帶流動調(diào)整器U型聲道USFM流場特性仿真與優(yōu)化總體實現(xiàn)框架； ②應(yīng)用CFD工具FLUENT軟件模擬仿真U型聲道USFM管道內(nèi)流場分布，引入流量修正系數(shù)K分析聲道上流速穩(wěn)定性，分別對USFM中間管道直徑D、中間管道長度L1、反射裝置與中間管道入口間距L2及分流孔形狀對聲道上流速穩(wěn)定性影響進行分析，獲得各結(jié)構(gòu)優(yōu)化尺寸，，形成流場優(yōu)化USFM模型A； ③在分析流動調(diào)整器對改善USFM入口流場穩(wěn)定性作用的基礎(chǔ)上，提出一種基于CFD技術(shù)的流動調(diào)整器整流效果評判方法。提出管道截面流速穩(wěn)定性判定方法、整流效果評判指標Lmin，闡述該方法計算流程并運用CFD工具對兩個不同流動調(diào)整器模型I、II進行了對比驗證，該方法對于流動調(diào)整器設(shè)計與優(yōu)化具有重要參考價值； ④研究優(yōu)化USFM模型A不同入口流速下聲道上流速穩(wěn)定性，探討USFM最優(yōu)聲道選取方案；分析流動調(diào)整器模型I、II分別前置于優(yōu)化USFM模型A兩種情況下聲道上流速穩(wěn)定性，驗證了流動調(diào)整器整流效果評判方法可行性。 研究帶流動調(diào)整器U型聲道USFM流場特性并通過改變模型結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸實現(xiàn)流場優(yōu)化，CFD試驗分析結(jié)果表明：使USFM中間管道直徑D=15mm、中間管道長度L1=32mm、反射裝置與中間管道入口間距L2=12mm及擴大分流孔能有效改善USFM聲道上流速穩(wěn)定性；流動調(diào)整器對于改善USFM超聲波聲道上流速穩(wěn)定性有顯著效果，運用基于CFD流動調(diào)整器整流效果評判方法進行流動調(diào)整器優(yōu)化設(shè)計的方法是可行的。
【關(guān)鍵詞】：超聲波流量計 計算流體力學(xué) 流場仿真 流動調(diào)整器 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH814.92
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-30
• 1.1 課題提出的背景及意義12-13
• 1.2 超聲波流量計概述13-17
• 1.2.1 USFM 基本工作原理及特性13-15
• 1.2.2 USFM 影響因素分析15-17
• 1.3 課題內(nèi)容研究現(xiàn)狀與發(fā)展17-28
• 1.3.1 USFM 優(yōu)化技術(shù)研究動態(tài)17-24
• 1.3.2 基于 CFD 流量計流場分析研究動態(tài)24-28
• 1.4 主要研究內(nèi)容及文章結(jié)構(gòu)安排28-30
• 第二章 CFD 技術(shù)基礎(chǔ)與 USFM 流場特性仿真框架30-41
• 2.1 引言30
• 2.2 CFD 流場數(shù)值模擬方法概述30-32
• 2.2.1 CFD 數(shù)值模擬方法簡介30-31
• 2.2.2 USFM 數(shù)值分析環(huán)境-FLUENT 軟件31-32
• 2.3 流動狀態(tài)與數(shù)值模擬方法32-37
• 2.3.1 雷諾數(shù)33
• 2.3.2 圓管層流33-34
• 2.3.3 圓管湍流34-35
• 2.3.4 數(shù)值模擬方法35-37
• 2.4 流體流動的控制方程37-39
• 2.4.1 連續(xù)性方程37-38
• 2.4.2 動量守恒方程38-39
• 2.5 USFM 流場特性仿真與優(yōu)化總體框架39-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 基于 CFD 的 U 型聲道 USFM 流場特性仿真41-52
• 3.1 引言41
• 3.2 仿真模型與結(jié)果分析方法41-44
• 3.2.1 U 型聲道 USFM 模型41-43
• 3.2.2 K 系數(shù)評價指標43-44
• 3.3 模擬計算方案44-47
• 3.3.1 分塊網(wǎng)格劃分44-45
• 3.3.2 邊界條件45
• 3.3.3 仿真參數(shù)計算與初始化45-46
• 3.3.4 仿真收斂性分析46-47
• 3.4 仿真結(jié)果分析47-50
• 3.4.1 流場流速分布47-49
• 3.4.2 K 系數(shù)計算與分析49-50
• 3.4.3 USFM 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方案探討50
• 3.5 本章小結(jié)50-52
• 第四章 基于 CFD 流動調(diào)整器整流效果評判方法與實現(xiàn)52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 流動調(diào)整器概述52-53
• 4.3 流動調(diào)整器整流效果評判方法框架53-56
• 4.3.1 評判方法的仿真步驟53-54
• 4.3.2 管道截面流速穩(wěn)定性判定方法54-55
• 4.3.3 整流效果評判指標 Lmin55-56
• 4.4 流動調(diào)整器整流效果評判方法 CFD 實現(xiàn)56-60
• 4.4.1 試驗?zāi)Ｐ团c參數(shù)設(shè)置57-58
• 4.4.2 評判方法 CFD 試驗與計算58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-62
• 第五章 基于 CFD 的 USFM 流場特性仿真結(jié)果分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化62-75
• 5.1 引言62
• 5.2 USFM 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 CFD 仿真試驗62-68
• 5.2.1 變流量計中間管徑流場仿真及優(yōu)化63-64
• 5.2.2 變中間管道長度流場仿真及優(yōu)化64-66
• 5.2.3 變反射裝置與中間管道入口間距的流場仿真及優(yōu)化66-67
• 5.2.4 擴大分流孔流場仿真及優(yōu)化67-68
• 5.3 USFM 優(yōu)化 CFD 試驗68-72
• 5.3.1 USFM 優(yōu)化結(jié)構(gòu)仿真分析68-69
• 5.3.2 USFM 最優(yōu)聲道的選取69-72
• 5.4 前置流動調(diào)整器 U 型聲道 USFM 流場特性優(yōu)化 CFD 驗證72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果81-82
• 致謝82-83
• 附錄83-84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張興紅;張慧;陳錫侯;王先全;馮濟琴;;一種精密測量超聲波傳輸時間的方法[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2011年06期

2 李廣峰,劉f ,高勇;時差法超聲波流量計的研究[J];電測與儀表;2000年09期

3 王曉俊;周杏鵬;徐凱;劉威;;基于改進相差法的超聲波微流量檢測[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年06期

4 韓莎;;超聲波流量計的測量原理和應(yīng)用[J];工業(yè)計量;2012年S2期

5 于洋;宗光華;丁鳳林;;超聲波流量測量中流速計算方法的對比[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2013年01期

6 孫淮清;;從歷屆FLOMEKO國際流量測量學(xué)術(shù)會議看流量測量技術(shù)的發(fā)展前景[J];工業(yè)計量;2010年05期

7 張濤;蒲誠;趙宇洋;;傳播時間法超聲流量計信號處理技術(shù)進展述評[J];化工自動化及儀表;2009年04期

8 陳少華;呂曉穎;曾潔;李桂林;;一種用于時差法超聲波熱能表的高精度測時方法[J];化工自動化及儀表;2011年03期

9 孫延祚;;測量儀器儀表的重要性及我國的現(xiàn)狀和發(fā)展對策[J];中國計量;2009年11期

10 朱維斌;孟金龍;;基于大渦仿真的V錐流量計三維流場分析[J];計算機仿真;2011年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鮑敏;影響氣體超聲波流量計計量精度的主要因素研究[D];浙江大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 王慧;時差法超聲波流量計數(shù)據(jù)處理方法的研究[D];大連理工大學(xué);2010年

2 王偉智;基于TMS320超聲波流量計測控平臺開發(fā)[D];電子科技大學(xué);2011年

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

4 賈幸娟;寬波束超聲波流量計的研究與設(shè)計[D];北京化工大學(xué);2005年

5 杜海明;偽碼相關(guān)時差法超聲波氣體流量計的研究[D];天津大學(xué);2007年

6 胡岳;基于數(shù)值仿真的渦街流量傳感器優(yōu)化[D];天津大學(xué);2007年

7 李彥梅;內(nèi)錐流量計安裝條件的仿真與實驗研究[D];天津大學(xué);2008年

8 蘇娟;濕氣條件下旋進旋渦流量計特性仿真研究[D];中國石油大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：帶流動調(diào)整器U型聲道超聲波流量計流場特性仿真及優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：367821