渦街流量計是基于卡門渦街原理實現(xiàn)測量的儀器儀表,由于其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、適用范圍廣等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力等行業(yè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圓形截面渦街流量計在小口徑管道的條件下,難以達(dá)到測量要求。而異形截面的渦街流量計由于其自身結(jié)構(gòu)的特性使得其在小口徑管道的條件下也能取得良好的測量性能。本課題基于日本SMC公司提供的PF3W系列渦街流量計,運(yùn)用仿真和實驗的方法從壓力損失、安裝環(huán)境、相似性方面進(jìn)行了研究。具體工作有:1、壓力損失仿真分析。通過對PF3W系列管路在各過渡段角度下的管道總壓損進(jìn)行仿真分析,確定使得管路總壓損最小時的過渡段角度值為40度左右。2、安裝環(huán)境仿真分析。把過渡段角度設(shè)為40度,對不同異形直管段長度的情形進(jìn)行了仿真分析,根據(jù)斯特勞哈爾數(shù)的穩(wěn)定與否,確定了PF3W系列渦街流量計至少應(yīng)保有的異形直管段長度區(qū)間。3、實流實驗驗證。針對以上仿真分析結(jié)果,設(shè)計實驗管路進(jìn)行實流實驗。仿真分析結(jié)果得到了實驗數(shù)據(jù)的驗證。4、相似性分析。通過仿真分析給出了小口徑異型管路渦街流量計幾何相似準(zhǔn)則:一,前后管路截面積比值相同;二,異形直管段截面的R/L值相同。然后通過分析渦街流量計測量上下... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

卡門渦街形成原理

第2章CFD數(shù)值仿真17準(zhǔn)k-ε模型中高雷諾數(shù)的模型，RNG模型對低雷諾數(shù)的情形也能很好地進(jìn)行描述，給出了流動粘性的解析公式。因此，RNGk-ε模型相比標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，在強(qiáng)流線彎曲、漩渦和旋轉(zhuǎn)等流場模擬方面具有更高的計算精度和可信度。因此，本課題采用基于湍流時均的連續(xù)性方程的RNGk-ε模型進(jìn)行數(shù)值仿真計算。2.2PF3W系列管路介紹本課題是在PF3W系列渦街流量計發(fā)生體尺寸優(yōu)化，管路截面形狀優(yōu)化的基礎(chǔ)上開展的，因此仿真模型為小口徑異形管路。2.2.1管路參數(shù)本課題是基于PF3W系列渦街流量計開展的。PF3W系列數(shù)字渦街流量計是日本SMC公司研制的用于小口徑類橢圓形管路的新型流量計，屬于應(yīng)力式渦街流量計，主要用于單相液態(tài)流體的測量。根據(jù)測量口徑和量程的不同，PF3W系列數(shù)字渦街流量計主要分為三個型號：PF3W704，PF3W720和PF3W740。三種類型的數(shù)字渦街流量計量程比均為8:1，覆蓋了從0.5L/min到40L/min的量程范圍。表2-1是三種流量計的量程范圍，單位：L/min。表2-1PF3W系列渦街流量計量程范圍性能參數(shù)PF3W704PF3W720PF3W740流量范圍0.5-4L/min3-16L/min5-40L/minPF3W系列渦街流量計的橫截面并不是標(biāo)準(zhǔn)的圓形，而是小口徑平橢圓。圖2-1所示為PF3W系列的渦街流量計的管路形狀，圖2-2所示為發(fā)生體示意圖。圖2-1PF3W系列渦街流量計管路截面圖圖2-2發(fā)生體形狀圖RXY

第2章CFD數(shù)值仿真19圖2-3管徑突然變化流線圖圖2-4過渡段角度圖2-5不同β角度的模型示意因管道全長會影響壓力損失，因此固定管道全長，調(diào)整過渡段角度，建立相應(yīng)的仿真模型如圖2-5所示，考察不同角度下的管路壓損。2.2.3管路模型本課題組之前的研究是過渡段上游帶有彎頭的模型，通過仿真加實驗的方法研究了彎頭和過渡段角度為70度的過渡段對流體的影響，并得出了流體流過彎頭和過渡段之后需要一定的距離才能使流體狀態(tài)穩(wěn)定的結(jié)論。仿真模型如圖2-6所示，彎頭半徑為1.5D，彎頭角度為90度，彎頭上游圓管長度為10D。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]壓電風(fēng)扇激勵下柱鰭熱沉傳熱實驗[J]. 李鑫郡,張靖周,譚曉茗.  工程熱物理學(xué)報. 2018(01)
[2]氣體羅茨流量計壓力損失的數(shù)值模擬[J]. 張國玉,蘇中地,林景殿.  真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報. 2017(05)
[3]外夾式超聲流量計安裝管徑與儀表系數(shù)的關(guān)系研究[J]. 雷鎮(zhèn)嘉,劉敦利.  計量技術(shù). 2017(03)
[4]基于互相關(guān)分析的低雷諾數(shù)渦街流量計設(shè)計[J]. 舒張平,徐科軍,邵春莉.  電子測量與儀器學(xué)報. 2016(12)
[5]相似雷諾數(shù)法在滑溜水壓裂管柱摩阻測試中的應(yīng)用[J]. 張鋒三,沈一丁,任婷,王磊,馬國艷.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2016(25)
[6]氣體渦輪流量計流道壓力損失的數(shù)值模擬[J]. 陳鑠,蘇中地,林景殿.  中國計量學(xué)院學(xué)報. 2015(02)
[7]渦街流量傳感器與配管同軸度對流量測量影響的實驗研究[J]. 杜衛(wèi)民.  江蘇現(xiàn)代計量. 2015(03)
[8]雙錐流量計壓力損失實驗研究[J]. 張凌峰,劉鐵軍,謝代梁,許鵬.  中國計量學(xué)院學(xué)報. 2014(02)
[9]渦街流量計雷諾數(shù)相似原理的驗證分析[J]. 高潤冬,劉辰魁,李少領(lǐng),王娟.  煤炭與化工. 2013(11)
[10]大小頭管內(nèi)流場數(shù)值模擬[J]. 劉俊,陳彰兵,李朝陽.  節(jié)能技術(shù). 2013(03)

博士論文
[1]基于差壓原理的渦街質(zhì)量流量測量方法研究[D]. 黃詠梅.浙江大學(xué) 2005

碩士論文
[1]基于MSP430的低功耗數(shù)字渦街流量計研究[D]. 王斌.天津大學(xué) 2009
[2]氣體渦街流量計和渦輪流量計儀表系數(shù)實驗研究[D]. 楊彤.天津大學(xué) 2008



本文編號：3041127