本文關(guān)鍵詞：渦街流量計(jì)渦脫落頻率的數(shù)值模擬

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【摘要】：流量是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要參數(shù),物料流動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)、配比和輸送,都離不開流量的測(cè)量和控制。目前石油行業(yè)對(duì)于流量計(jì)十分依賴,從石油的開采、儲(chǔ)運(yùn)、煉制到銷售的每一個(gè)環(huán)節(jié)都用到大量的流量計(jì),所以對(duì)于流量計(jì)的研究又有了新的要求。渦街流量計(jì)是流體振動(dòng)頻率與流速有對(duì)應(yīng)關(guān)系的一種新興流量計(jì),相比于其他流量計(jì),其有著較高的測(cè)量精度及量程比,并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝非常方便,參量精度不受被測(cè)流體組分、溫度、密度、壓力影響的特點(diǎn)。但是工程現(xiàn)場(chǎng)較為復(fù)雜,渦街流量計(jì)能否和在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的特性一致還是一個(gè)未知數(shù)。本文利用Gambit建模,建立了帶狹縫、梯形、T型柱三種不同形狀的旋渦發(fā)生體,對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分。利用Fluent軟件分別在牛頓流體與非牛頓流體中進(jìn)行數(shù)值模擬。并對(duì)測(cè)量結(jié)果的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置,進(jìn)行了細(xì)致的分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置并不固定,而是在流場(chǎng)發(fā)展充分,旋渦穩(wěn)定的位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)效果更好。在牛頓流體中,三種旋渦發(fā)生體流場(chǎng)都十分穩(wěn)定可以形成穩(wěn)定的旋渦,測(cè)量結(jié)果帶狹縫旋渦發(fā)生體測(cè)量結(jié)果最準(zhǔn)確;而在非牛頓流體的冪律流體下,T型柱旋渦發(fā)生體形成的旋渦并不穩(wěn)定,其他兩種旋渦發(fā)生體表現(xiàn)更佳,測(cè)量結(jié)果梯形旋渦發(fā)生體更為精確。對(duì)比兩種不同流體下旋渦發(fā)生體的各種參數(shù),得到梯形旋渦發(fā)生體的性能更佳優(yōu)良,為本文的最理想的旋渦發(fā)生體。證實(shí)了被測(cè)流體的參數(shù)對(duì)于流量計(jì)的測(cè)量還是有一定的影響。最后,本文對(duì)梯形旋渦發(fā)生體在冪律流體下進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,對(duì)不同尾緣角下的梯形旋渦發(fā)生體進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果顯示在當(dāng)前模型下,梯形旋渦發(fā)生體尾緣角為47.2°時(shí)表現(xiàn)最為理想。同時(shí)改變了平行長度與旋渦發(fā)生體長度的比值,發(fā)現(xiàn)在相同尾緣角下平行長度與旋渦發(fā)生體長度的不同,測(cè)量的結(jié)果也有所不同,隨后在相同尾緣角下,改變其平行長度與旋渦發(fā)生體長度的比值進(jìn)行數(shù)值模擬。最后得到在當(dāng)前模型下,當(dāng)尾緣角等于45°時(shí),比值為0.15時(shí)測(cè)量效果最理想;當(dāng)尾緣角為47.2°時(shí),比值為0.10時(shí)測(cè)量的精度最準(zhǔn)確;當(dāng)尾緣角為49°時(shí),比值為0.20時(shí)測(cè)量效果最好。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,在模擬的同時(shí)保證了變量的單一性,對(duì)旋渦發(fā)生體的設(shè)計(jì)方面上提供了一些參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：冪律流體 旋渦發(fā)生體 旋渦脫落頻率 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH814
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 研究的背景9-10
• 1.2 渦街流量計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸與工作原理10-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 旋渦發(fā)生體形狀研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)取壓位置研究14
• 1.4 研究的主要內(nèi)容及意義14-16
• 第二章 數(shù)值模擬計(jì)算理論分析16-27
• 2.1 控制方程16-18
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程16
• 2.1.2 動(dòng)量守恒方程16-18
• 2.1.3 能量守恒方程18
• 2.2 湍流模型18-23
• 2.2.1 Spalart-Allmaras模型19
• 2.2.2 k -e 模型19-22
• 2.2.3 k -w 模型22
• 2.2.4 雷諾德應(yīng)力方程22-23
• 2.2.5 大渦模型23
• 2.2.6 湍流模型的選擇23
• 2.3 非牛頓流體23-24
• 2.4 傅里葉變換24-27
• 2.4.1 離散傅里葉變換（DFT）24-25
• 2.4.2 快速傅里葉變換（FFT）25-27
• 第三章 數(shù)值模擬27-43
• 3.1 梯形旋渦發(fā)生體27-35
• 3.1.1 模型的建立與網(wǎng)格劃分27
• 3.1.2 邊界條件及參數(shù)設(shè)置27-28
• 3.1.3 檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)定與模擬結(jié)果28-32
• 3.1.4 數(shù)據(jù)分析與結(jié)論32-35
• 3.2 帶狹縫和T型柱旋渦發(fā)生體35-40
• 3.3 三種模型對(duì)比及結(jié)論40-43
• 第四章 冪律流體下三種旋渦發(fā)生體的對(duì)比43-50
• 4.1 流體參數(shù)參數(shù)設(shè)置43
• 4.2 邊界條件及網(wǎng)格劃分43-44
• 4.3 數(shù)值模擬與數(shù)據(jù)分析44-50
• 4.3.1 T型柱旋渦發(fā)生體44-45
• 4.3.2 帶狹縫旋渦發(fā)生體45-47
• 4.3.3 梯形旋渦發(fā)生體47-48
• 4.3.4 數(shù)據(jù)分析48-50
• 第五章 梯形旋渦發(fā)生體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化50-56
• 5.1 模型建立與邊界條件50
• 5.2 數(shù)值模擬與數(shù)據(jù)分析50-55
• 5.2.1 不同尾緣角下的數(shù)據(jù)分析50-53
• 5.2.2 不同平行長度下的數(shù)據(jù)分析53-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 發(fā)表文章目錄61-62
• 致謝62-63

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