本文關(guān)鍵詞：分輸站典型阻流元件對(duì)超聲流量計(jì)性能影響的仿真及優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 超聲流量計(jì) 速度場(chǎng)分布 示值誤差 CFD 整流器

【摘要】：為了天然氣貿(mào)易計(jì)量過程的經(jīng)濟(jì)利益不受到影響,現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管段中對(duì)天然氣流量的準(zhǔn)確測(cè)量及控制顯得尤為重要。而與傳統(tǒng)流量計(jì)相比,超聲流量計(jì)具有非接觸測(cè)流、重復(fù)性高、測(cè)量范圍寬、測(cè)試操作簡(jiǎn)單、安裝方便等優(yōu)勢(shì),近年來超聲流量計(jì)在天然氣工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。對(duì)于存在各類阻流元件的工業(yè)計(jì)量現(xiàn)場(chǎng),由于安裝空間和鋪設(shè)成本等限制,造成流量計(jì)上游直管段的長(zhǎng)度常常無法滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求,導(dǎo)致流體進(jìn)入流量計(jì)時(shí)未能達(dá)到充分發(fā)展?fàn)顟B(tài),降低了超聲流量計(jì)的測(cè)量性能。本論文針對(duì)存在空間安裝限制的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管段,為提高其超聲流量計(jì)的測(cè)量穩(wěn)定性及可靠性為目的,選擇采用理論分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和CFD數(shù)值仿真三種研究方法,具體研究如下： (1)針對(duì)存在安裝限制的南京某分輸站現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管段,根據(jù)其安裝結(jié)構(gòu)利用FLUENT,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型進(jìn)行數(shù)值模擬,并在該計(jì)量管段上完成相應(yīng)輸量條件下的實(shí)驗(yàn)測(cè)量,將實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。得到實(shí)驗(yàn)測(cè)量與仿真模擬的流量示值誤差隨輸量的變化趨勢(shì)一致,且兩者偏移范圍為0.16%-3.73%,驗(yàn)證了CFD仿真模擬方法的可行性及合理性；同時(shí)可看出南京某分輸站現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管段中流量計(jì)上游直管段長(zhǎng)度不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求及實(shí)際情況所需的安裝條件。 (2)在無阻流元件的計(jì)量管段上開展了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn),將測(cè)量結(jié)果作為后續(xù)研究的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；建立了兩類常見阻流元件計(jì)量管段的幾何模型,并利用FLUENT軟件分別對(duì)兩類計(jì)量管段進(jìn)行仿真模擬。在流量計(jì)測(cè)量范圍內(nèi),分別對(duì)比理想流態(tài)與帶阻流元件的非理想流態(tài)、阻流元件下游相同雷諾數(shù)但不同管徑、含有不同尺寸阻流元件的計(jì)量管段計(jì)算結(jié)果,分析以上三方面對(duì)氣體速度場(chǎng)分布及超聲流量計(jì)測(cè)量性能的影響規(guī)律。得到匯管對(duì)氣體速度場(chǎng)的擾動(dòng)強(qiáng)度大于漸縮管；匯管下游計(jì)量管段內(nèi)無雷諾相似規(guī)律,漸縮管下游計(jì)量管段內(nèi)具有雷諾相似規(guī)律；得到所研究的各類不同型號(hào)尺寸的阻流元件中,對(duì)氣體速度場(chǎng)擾動(dòng)最強(qiáng)的阻流元件為DN300×2600型號(hào)的匯管。 (3)基于對(duì)氣體速度場(chǎng)擾動(dòng)最強(qiáng)的阻流元件,引入流動(dòng)調(diào)整器來優(yōu)化其計(jì)量管段結(jié)構(gòu),提出整流效果評(píng)定方法,利用CFD數(shù)值模擬對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行效果評(píng)定；并將帶匯管、無阻流元件的基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)、帶匯管和整流器三種不同安裝條件下的流量示值誤差進(jìn)行對(duì)比,分析三種安裝條件下超聲流量計(jì)測(cè)量性能情況。得到流量計(jì)上游存在DN330×2600匯管,且整流器下游L8D時(shí),能使匯管及整流器下游管內(nèi)氣體流場(chǎng)達(dá)到充分發(fā)展?fàn)顟B(tài),仿真流量示值誤差趨于穩(wěn)定；得到計(jì)量管段帶匯管和整流器時(shí),流量示值誤差變化趨勢(shì)及大小與不帶阻流元件的基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)基本一致,兩者的偏移范圍在0.03%-0.2%,且兩者的流量示值誤差均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的超聲流量計(jì)最低性能要求,驗(yàn)證了流動(dòng)調(diào)整器的整流作用。
【關(guān)鍵詞】：超聲流量計(jì) 速度場(chǎng)分布 示值誤差 CFD 整流器
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH814.92;TE863.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 研究目的及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 換能器安裝效應(yīng)9-11
• 1.2.2 流場(chǎng)適應(yīng)性11-12
• 1.2.3 超聲流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化12-13
• 1.2.4 研究方法13-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線14-17
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容14-16
• 1.3.2 技術(shù)路線16-17
• 第2章 現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管段典型元件及工藝流程17-25
• 2.1 超聲流量計(jì)17-23
• 2.1.1 流量計(jì)選型17-19
• 2.1.2 超聲流量計(jì)基本原理19-21
• 2.1.3 超聲流量計(jì)安裝要求及性能指標(biāo)21-23
• 2.2 現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管段工藝流程23-24
• 2.2.1 帶匯管計(jì)量管段23-24
• 2.2.2 帶漸縮管計(jì)量管段24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 分輸站計(jì)量管段CFD仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比25-46
• 3.1 CFD數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)25-33
• 3.1.1 通用變量方程25-27
• 3.1.2 有限體積法-SIMPLE算法27-31
• 3.1.3 湍流模型31-33
• 3.2 氣體速度分布33-37
• 3.2.1 層流與湍流33
• 3.2.3 理想流速分布規(guī)律33-35
• 3.2.4 求解平均流速35-37
• 3.2.5 速度分布畸變37
• 3.3 CFD仿真37-42
• 3.3.1 幾何建模37-38
• 3.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證38-39
• 3.3.3 仿真結(jié)果分析39-42
• 3.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)量42-43
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)方案42
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)42-43
• 3.5 實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果對(duì)比分析43-44
• 3.6 計(jì)量管段流場(chǎng)特性仿真及優(yōu)化總體框架44-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 第4章 帶阻流元件的計(jì)量管段CFD流場(chǎng)仿真46-101
• 4.1 基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)與帶阻流元件管線46-50
• 4.2 阻流元件為匯管的計(jì)量管線流場(chǎng)仿真50-77
• 4.2.1 匯管對(duì)測(cè)量誤差的影響50-57
• 4.2.2 雷諾相似性分析57-66
• 4.2.3 匯管尺寸對(duì)測(cè)量誤差的影響66-77
• 4.3 阻流元件為漸縮管的計(jì)量管線流場(chǎng)仿真77-99
• 4.3.1 漸縮管對(duì)測(cè)量誤差的影響77-85
• 4.3.2 雷諾相似性分析85-93
• 4.3.3 漸縮管尺寸對(duì)測(cè)量誤差的影響93-99
• 4.4 本章小結(jié)99-101
• 第5章 基于CFD計(jì)量管段優(yōu)化101-112
• 5.1 流動(dòng)調(diào)整器概述101-102
• 5.2 流動(dòng)調(diào)整器效果評(píng)定102-104
• 5.2.1 流速穩(wěn)定性判定102-103
• 5.2.2 整流效果評(píng)定103-104
• 5.3 計(jì)量管段結(jié)構(gòu)優(yōu)化104-110
• 5.3.1 建立幾何模型104-105
• 5.3.2 優(yōu)化后流場(chǎng)穩(wěn)定性驗(yàn)證105-109
• 5.3.3 示值誤差對(duì)比109-110
• 5.4 本章小結(jié)110-112
• 第6章 結(jié)論與建議112-114
• 6.1 結(jié)論112-113
• 6.2 建議113-114
• 致謝114-115
• 參考文獻(xiàn)115-118
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果118

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：550479