動(dòng)量式流量計(jì)流場(chǎng)特性和測(cè)量性能的研究.pdf

1、流量是工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛測(cè)量的參數(shù)。在氣體流量測(cè)量方面，目前市面上的流量計(jì)有一個(gè)共同的缺點(diǎn):不適宜測(cè)量含雜質(zhì)的氣體。工業(yè)用氣常含雜質(zhì)，由于粘結(jié)和堵塞等現(xiàn)象的發(fā)生，傳統(tǒng)流量計(jì)和超聲波流量計(jì)無法對(duì)其進(jìn)行長期可靠測(cè)量。動(dòng)量式流量計(jì)對(duì)以上介質(zhì)具有良好的適應(yīng)性，但目前鮮有涉及對(duì)動(dòng)量式流量計(jì)的研究。
　　動(dòng)量式流量計(jì)的測(cè)量精度取決于管道內(nèi)的流場(chǎng)特性以及測(cè)量性能。本文主要運(yùn)用數(shù)值模擬的方法研究動(dòng)量式流量計(jì)的流場(chǎng)特性，運(yùn)用數(shù)據(jù)擬合的方法研究動(dòng)量式流

2、量計(jì)的測(cè)量性能。
　　為了研究不同形狀受力元件對(duì)流場(chǎng)特性和測(cè)量性能的影響，選定了主體形狀為圓、正方形、橢圓、矩形四種易于相互比較的受力元件。在對(duì)流場(chǎng)特性和流態(tài)進(jìn)行合理預(yù)估的基礎(chǔ)上，采用合適的網(wǎng)格，并選擇適用于管內(nèi)流場(chǎng)的高雷諾數(shù)Standard k-ε湍流模型來計(jì)算。
　　在模型、網(wǎng)格、算法都確定之后，先對(duì)受力元件正放于圓管中心的基準(zhǔn)模型進(jìn)行模擬分析。在對(duì)阻力系數(shù)、壓力損失的分析過程中，提出了周長率、面圓度等幾何概念。通過這些

3、幾何概念的提出，今后在遇到其他形狀的受力元件時(shí)，可以在不做模擬和實(shí)驗(yàn)的情況下，提前粗略判斷阻力系數(shù)和壓力損失的大小;同時(shí)，也為如何設(shè)計(jì)元件形狀來改變阻力系數(shù)和減少壓力損失提供了思路。在公式的書寫中，強(qiáng)調(diào)量綱一致，并引入范數(shù)符號(hào)保證量綱一致。在分析壓力損失時(shí)，根據(jù)不同元件局部損失系數(shù)的特點(diǎn)，提出了臨界速、穩(wěn)定損失系數(shù)等概念?？傮w上得到了橢圓、矩形這類細(xì)長的受力元件壓損較小的結(jié)論。
　　接著研究了動(dòng)量式流量計(jì)的另一個(gè)重要方面，即測(cè)量公

4、式問題。為此，先提出測(cè)量的本質(zhì)原理，并探討了誤差關(guān)系;再研究并改進(jìn)了擬合方法，確定相對(duì)平方法為本課題最合適的擬合方法;然后根據(jù)元件阻力系數(shù)與流體流速關(guān)系的趨勢(shì)，選取了幾種合適的擬合模型并分析了優(yōu)劣，確定簡(jiǎn)化分式擬合模型和最簡(jiǎn)分式擬合模型為首選，在此過程中提出了最佳阻力系數(shù)常數(shù)和阻力系數(shù)穩(wěn)定值等概念;最后得出不同受力元件在正放時(shí)分別在不同擬合模型下的測(cè)量公式和誤差，其中各種分式擬合模型都能滿足精度要求。
　　全方位研究了不同受力元件

5、正放于管道中心的情形后，構(gòu)造了左偏（右偏類似）小角度、上移小距離兩種實(shí)際中容易引起的安裝誤差，新定義了偏移阻力系數(shù)，并與正放時(shí)的情形對(duì)比研究，得到了左偏和上移兩種情形對(duì)流場(chǎng)特性和測(cè)量性能的影響。其中左偏小角度時(shí)對(duì)阻力系數(shù)影響很小，幾乎可以忽略;而上移小距離使阻力系數(shù)明顯減小了，一方面受新定義的阻力系數(shù)的影響，另一方面是因?yàn)槠骄鶋毫Σ钜矞p小。于是測(cè)量公式相應(yīng)做了更改，改變后仍然滿足精度要求。
　　隨后以其中一種受力元件為例，研究了存