渦輪流量傳感器在不同流體條件下測量性能的研究.pdf

1、渦輪流量傳感器是一種速度式流量傳感器，它具有精度高、重復性好、量程范圍寬、體積小等優(yōu)點，因此被廣泛應用于石油、化工、冶金、輕工、食品等工業(yè)領域中。由于渦輪流量傳感器應用現(xiàn)場條件復雜，被測流體流動情況也不盡相同，因此研究渦輪流量傳感器在不同流體條件下的測量性能，對擴大渦輪流量傳感器應用領域具有重要現(xiàn)實意義。本研究主要內(nèi)容如下： ⑴提出了環(huán)形通道內(nèi)混合流體的虛擬速度剖面指數(shù)，分析了混合流體中氣泡對葉片的阻力影響，建立了渦輪流量傳感器

2、測量泡狀流的數(shù)學模型，得出虛擬速度剖面指數(shù)隨體積含氣率變化的規(guī)律。通過理論結果與實驗結果的比較，證明該模型具有較好的預測精度。 ⑵采用氣液兩相混合模型對渦輪流量傳感器測量體積含氣率低于10％的水平氣液兩相泡狀流進行了數(shù)值仿真，根據(jù)流場分析得出的結論，提出以現(xiàn)有傳感器與改進傳感器的儀表系數(shù)遷移量仿真值的對比為判定依據(jù)，對現(xiàn)有傳感器進行了改進設計。實流實驗結果表明，改進傳感器測量氣液兩相流的性能優(yōu)于現(xiàn)有傳感器，從而驗證了該改進方法的

3、有效性。 ⑶以渦輪流量傳感器量程范圍內(nèi)線性度誤差最小為目標函數(shù)，根據(jù)四個葉輪特征參數(shù)和傳感器測量單相流的數(shù)學模型，采用多變量非線性規(guī)劃優(yōu)化算法，提出了降低渦輪流量傳感器線性度誤差的優(yōu)化設計方法。以50 mm和25 mm口徑的傳感器為例進行優(yōu)化設計，通過優(yōu)化前、后傳感器實流實驗結果比較，驗證了該優(yōu)化設計方法的有效性。 ⑷分別采用S-A模型、標準k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和標準k-ω模型

4、五種湍流模型，對渦輪流量傳感器測量單相流進行了仿真研究，結果顯示使用標準k-ω模型可以更加準確地反映傳感器內(nèi)部流場，預測傳感器儀表系數(shù)和特性曲線。 ⑸對3臺具有不同導程葉輪的渦輪流量傳感器，測量體積含氣率低于10％的水平氣液兩相泡狀流的特性進行了實驗研究。得出了不同含氣率下傳感器的兩相流量特性曲線與儀表系數(shù)遷移量曲線，同時得出葉輪導程值大小影響著傳感器測量誤差值。對體積含氣率變化影響渦輪流量傳感器特性的物理機理以及造成傳感器測量