本文關(guān)鍵詞：用于堆芯冷卻劑測(cè)量的非絕緣管壁電磁流量傳感器分析方法研究

  更多相關(guān)文章： 電磁流量傳感器 非絕緣管壁 權(quán)重函數(shù) 多物理場耦合 傳感器分析特性

【摘要】：近年來,核能利用中的鈾資源緊缺及核廢料難以處理兩大難題加劇。鈉冷快堆是唯一實(shí)際建成可以解決以上兩大難題的小型核反應(yīng)堆,因此全球有核國家加緊了對(duì)它的建設(shè)。鈉冷快堆冷卻劑流量的準(zhǔn)確檢測(cè)關(guān)系到反應(yīng)堆的安全運(yùn)行,因而冷卻劑流量儀表研究成為了學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)之一。然而,鈉冷快堆冷卻劑的物理及化學(xué)特性使常規(guī)流量儀表的測(cè)量受到一定制約。非絕緣管壁電磁流量傳感器作為鈉冷快堆冷卻劑測(cè)量的堆芯儀表,既具有典型絕緣管壁電磁流量傳感器的優(yōu)勢(shì),又解決了傳感器結(jié)構(gòu)的不足。多年來,有關(guān)非絕緣管壁電磁流量傳感器分析方法的研究成果很少,基礎(chǔ)理論體系尚未完善,限制了其在核工程及其他領(lǐng)域的應(yīng)用�；谏鲜霰尘�,本文圍繞非絕緣管壁電磁流量傳感器基本理論中兩大核心問題,即權(quán)重函數(shù)及傳感器測(cè)量特性展開研究。主要內(nèi)容如下:1.總結(jié)非絕緣管壁電磁流量傳感器分析方法研究的相關(guān)理論。一方面介紹了典型點(diǎn)電極絕緣管壁電磁流量傳感器基本測(cè)量方程、邊界條件、權(quán)重函數(shù)理論及經(jīng)典流場理論;另一方面介紹了非絕緣管壁電磁流量傳感器的一些研究成果,并對(duì)存在的問題加以總結(jié),為本文的研究打下基礎(chǔ)。2.非絕緣管壁電磁流量傳感器近似測(cè)量方程的研究。對(duì)非絕緣管壁電磁流量傳感器的結(jié)構(gòu)、物性與典型電磁流量傳感器進(jìn)行對(duì)比討論。重點(diǎn)討論了通過對(duì)典型絕緣管壁電磁流量傳感器輸出感應(yīng)電勢(shì)進(jìn)行折算得到非絕緣管壁電磁流量傳感器輸出信號(hào)的一些問題。同時(shí),提出非絕緣管壁電磁流量傳感器的等效電路模型,即將管壁、流體簡化為電阻作用來描述與傳感器輸出信號(hào)的關(guān)系。這些工作為非絕緣管壁電磁流量傳感器的近似分析方法提供了一個(gè)基本模型。3.對(duì)非絕緣管壁電磁流量傳感器權(quán)重函數(shù)的研究。從感應(yīng)電勢(shì)的空間關(guān)系角度對(duì)比研究非絕緣管壁電磁流量傳感器與典型絕緣管壁電磁流量傳感器邊界條件。重點(diǎn)指出非絕緣管壁電磁流量傳感器的求解域、邊界條件的增加及邊界條件的復(fù)雜性,對(duì)解析求解拉普拉斯方程帶來極大困難。在場論背景下采用“虛電流密度法”,獲取管壁、流體的電特性與非絕緣管壁電磁流量傳感器權(quán)重函數(shù)分布的關(guān)系。進(jìn)而基于虛電流密度在傳感器內(nèi)的分布特點(diǎn),提出一種“貢獻(xiàn)權(quán)/損耗權(quán)”的概念,從感應(yīng)電勢(shì)的空間關(guān)系描述了非絕緣測(cè)量管壁對(duì)傳感器輸出電壓的影響。結(jié)合上述研究成果,從數(shù)值仿真方面定量分析了管壁、流體的電特性對(duì)權(quán)重函數(shù)不均勻度的影響。為今后傳感器的設(shè)計(jì)及實(shí)際工程應(yīng)用提供了一種分析參考依據(jù),在分析方法上最大限度的討論了電磁流量傳感器對(duì)流速分布不敏感的特點(diǎn)。這些工作為后續(xù)對(duì)傳感器的分析方法研究作鋪墊。4.基于非絕緣管壁電磁流量傳感器權(quán)重函數(shù)的分析結(jié)論,對(duì)其測(cè)量特性展開深入研究。從多物理場角度,選取非絕緣管壁電磁流量傳感器模型,分析計(jì)算了測(cè)量管壁、流體的電特性對(duì)傳感器輸出信號(hào)及輸出信號(hào)折算率的影響,并得到若干重要結(jié)論。同時(shí),針對(duì)傳感器制造過程中存在的信號(hào)引出點(diǎn)不對(duì)稱及引出方式進(jìn)行分析。得到了信號(hào)引出點(diǎn)不對(duì)稱程度及引出凸臺(tái)面積與傳感器輸出信號(hào)的影響關(guān)系。這些研究工作為后續(xù)傳感器的分析設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證打下基礎(chǔ)。5.非絕緣管壁電磁流量傳感器分析方法的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與相關(guān)特性分析�；趯�(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證平臺(tái)系統(tǒng),設(shè)計(jì)了非絕緣管壁電磁流量傳感器,并討論了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置及其工作流程概要。通過比對(duì)理論模型與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù),驗(yàn)證了本文所提出分析方法的基本正確性。為其今后投入實(shí)際應(yīng)用與相關(guān)基礎(chǔ)研究提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：電磁流量傳感器 非絕緣管壁 權(quán)重函數(shù) 多物理場耦合 傳感器分析特性
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL353.1;TP212
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 主要符號(hào)對(duì)照表11-17
• 第一章 緒論17-28
• 1.1 課題的研究背景及意義17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-23
• 1.2.1 堆芯儀表研究現(xiàn)狀18-21
• 1.2.2 電磁流量傳感器分析方法研究現(xiàn)狀21-23
• 1.3 現(xiàn)有非絕緣管壁電磁流量傳感器分析方法面臨的難點(diǎn)及存在的問題23-25
• 1.4 本文的主要內(nèi)容及研究思路25-28
• 第二章 非絕緣管壁電磁流量傳感器分析方法研究相關(guān)理論基礎(chǔ)28-51
• 2.1 引言28
• 2.2 流量與流量測(cè)量28-29
• 2.3 典型絕緣管壁電磁流量傳感器基本理論29-35
• 2.3.1 基本測(cè)量原理29-31
• 2.3.2 測(cè)量方程及邊界條件31-35
• 2.4 電磁流量傳感器權(quán)重函數(shù)理論35-39
• 2.4.1 權(quán)重函數(shù)的定義及求解35-37
• 2.4.2 權(quán)重函數(shù)的分布特性及物理意義37-39
• 2.5 非絕緣管壁電磁流量傳感器現(xiàn)有理論39-42
• 2.5.1 非絕緣測(cè)量管概念39-40
• 2.5.2 非絕緣管壁電磁流量傳感器現(xiàn)有分析方法40-42
• 2.6 滿管條件下管道中流體流速分布規(guī)律42-46
• 2.7 數(shù)值分析方法的相關(guān)理論46-49
• 2.7.1 有限元分析法47-48
• 2.7.2 多物理場耦合分析軟件Comsol Multiphysics48-49
• 2.8 本章小結(jié)49-51
• 第三章 非絕緣管壁電磁流量傳感器的近似測(cè)量方程的分析51-61
• 3.1 引言51
• 3.2 非絕緣管壁電磁流量傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)51-52
• 3.3 對(duì)非絕緣管壁電磁流量傳感器近似測(cè)量方程的討論52-58
• 3.3.1 已有文獻(xiàn)的近似測(cè)量方程分析53-54
• 3.3.2 等效電路模型構(gòu)建54-58
• 3.4 近似測(cè)量方法的局限性及權(quán)重函數(shù)分析的必要性58-59
• 3.5 本章小結(jié)59-61
• 第四章 非絕緣管壁電磁流量傳感器權(quán)重函數(shù)的研究61-81
• 4.1 引言61
• 4.2 基于權(quán)重場與虛電流密度法的權(quán)重函數(shù)的計(jì)算方法61-64
• 4.3 非絕緣管壁電磁流量傳感器權(quán)重函數(shù)研究64-70
• 4.3.1 傳感器邊界條件64-65
• 4.3.2.傳感器內(nèi)虛電流密度分布65-70
• 4.4 非絕緣管壁電磁流量傳感器權(quán)重函數(shù)仿真分析及特性研究70-78
• 4.4.1 仿真算例模型的構(gòu)建70-72
• 4.4.2 管壁厚度與權(quán)重函數(shù)關(guān)系分析研究72-75
• 4.4.3 管壁、流體電導(dǎo)率與權(quán)重函數(shù)關(guān)系分析研究75-78
• 4.5 非絕緣管壁電磁流量傳感器權(quán)重函數(shù)不均勻度研究78-80
• 4.6 本章小結(jié)80-81
• 第五章 非絕緣管壁電磁流量傳感器特性仿真研究81-107
• 5.1 引言81
• 5.2 管壁厚度與傳感器測(cè)量特性關(guān)系仿真研究81-91
• 5.2.1 管壁厚度與傳感器輸出信號(hào)的關(guān)系81-84
• 5.2.2 管壁厚度與傳感器輸出信號(hào)折算率的關(guān)系84-90
• 5.2.3 多物理場耦合方法與近似測(cè)量方法對(duì)比90-91
• 5.3 管壁及流體的電導(dǎo)率與傳感器測(cè)量特性關(guān)系仿真研究91-100
• 5.3.1 電導(dǎo)率與傳感器輸出信號(hào)關(guān)系92-94
• 5.3.2 電導(dǎo)率與傳感器輸出信號(hào)折算率的關(guān)系94-99
• 5.3.3 多物理場耦合方法與近似測(cè)量方程的對(duì)比99-100
• 5.4 非絕緣管壁電磁流量傳感器制造中的一些問題100-106
• 5.4.1 信號(hào)引出點(diǎn)位置對(duì)稱性對(duì)輸出信號(hào)影響101-103
• 5.4.2 信號(hào)引出點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)輸出信號(hào)影響103-106
• 5.5 本章小結(jié)106-107
• 第六章 非絕緣管壁電磁流量傳感器及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)107-124
• 6.1 引言107
• 6.2 非絕緣管壁電磁流量傳感器設(shè)計(jì)107-115
• 6.3 液態(tài)金屬測(cè)量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)115-118
• 6.3.1 被測(cè)金屬液體選擇及勵(lì)磁設(shè)計(jì)115-118
• 6.3.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)118
• 6.4 水循環(huán)系統(tǒng)下驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)及傳感器設(shè)計(jì)118-123
• 6.5 本章小結(jié)123-124
• 第七章 非絕緣管壁電磁流量傳感器驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)及分析124-139
• 7.1 引言124
• 7.2 液態(tài)金屬測(cè)量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)果分析124-128
• 7.2.1 轉(zhuǎn)換器的介紹124-125
• 7.2.2 實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果分析125-128
• 7.3 水循環(huán)系統(tǒng)下驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)果分析128-138
• 7.3.1 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置介紹128-133
• 7.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析133-138
• 7.4 本章小結(jié)138-139
• 第八章 結(jié)論與展望139-144
• 8.1 結(jié)論139-141
• 8.2 論文研究的主要?jiǎng)?chuàng)新141
• 8.3 展望141-144
• 附錄 有限元仿真計(jì)算結(jié)果144-153
• 參考文獻(xiàn)153-159
• 攻讀博士學(xué)位期間公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的學(xué)術(shù)工作159-161
• 致謝161-162

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何佳閏;郭正榮;;鈉冷快堆發(fā)展綜述[J];東方電氣評(píng)論;2013年03期

2 續(xù)煥英;齊海濤;蔣曉蕓;;Fractional Cattaneo heat equation in a semi-infinite medium[J];Chinese Physics B;2013年01期

3 胡象明;王鋒;;英國核廢料管理的經(jīng)驗(yàn)分析[J];環(huán)境保護(hù);2012年17期

4 王碩;;三里島核泄漏影響美國32年[J];課外閱讀;2011年13期

5 林峗;張長義;寧廣勝;佟振峰;楊文;;國產(chǎn)壓力容器材料輻照性能研究[J];中國材料進(jìn)展;2011年05期

6 劉麗麗;;虛電流與權(quán)重函數(shù)的關(guān)系研究[J];科技信息;2011年02期

7 張艷艷;鞏軻;何淑芳;霍玉晶;;激光多普勒測(cè)速技術(shù)進(jìn)展[J];激光與紅外;2010年11期

8 匡沙沙;;電磁流量計(jì)的基本原理及其特點(diǎn)[J];企業(yè)導(dǎo)報(bào);2010年11期

9 郭志鋒;;哈薩克斯坦鈾資源開發(fā)近況[J];國外核新聞;2009年02期

10 張軍;崔寶;;液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)科氏力質(zhì)量流量計(jì)之探討[J];計(jì)測(cè)技術(shù);2008年S1期

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本文編號(hào)：899938