超聲流量計(jì)非理想流場(chǎng)適應(yīng)性研究.pdf

1、超聲流量計(jì)憑借非接觸測(cè)流、儀表造價(jià)基本與被測(cè)管道口徑大小無關(guān)、精度高、量程比寬、安裝方便、測(cè)試操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，在供水行業(yè)、天然氣輸送等領(lǐng)域已開始逐漸取代傳統(tǒng)流量測(cè)量儀表。但它也面臨著與傳統(tǒng)儀表相同的問題：對(duì)于復(fù)雜的工業(yè)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，由于安裝空間以及鋪設(shè)管道成本等限制，流量計(jì)的安裝常常無法滿足所要求的前后直管段長度，因此無法達(dá)到其測(cè)量精度。造成這一問題的根本原因在于理想流場(chǎng)流動(dòng)假設(shè)的測(cè)量模型與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管道內(nèi)復(fù)雜的非理想流動(dòng)不匹配。為了提高超聲

2、流量計(jì)的流場(chǎng)適應(yīng)性，本文主要完成了以下工作：
　　 (1)使用GE公司AF878超聲流量計(jì)進(jìn)行了實(shí)流實(shí)驗(yàn)，分析了其在單彎頭下游不同測(cè)量位置、不同流速條件下的變化規(guī)律，結(jié)果表明：超聲流量計(jì)在非理想流場(chǎng)中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其測(cè)量性能會(huì)受到嚴(yán)重影響。
　　 (2)運(yùn)用CFD仿真方法，建立了與實(shí)流實(shí)驗(yàn)條件相同的三維仿真模型，分析了超聲流量計(jì)在單彎頭下游的流場(chǎng)適應(yīng)性，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較：仿真結(jié)果和實(shí)流實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛳嗷ビ∽C，說明可以運(yùn)用C

3、FD仿真方法對(duì)超聲流量計(jì)的流場(chǎng)適應(yīng)性進(jìn)行研究。
　　 (3)運(yùn)用CFD仿真方法，分析多種聲道布置形式的單聲道超聲流量計(jì)在不同阻流件下游、不同流速條件下的測(cè)量性能。結(jié)果表明：超聲流量計(jì)的流場(chǎng)適應(yīng)性與超聲波在管道內(nèi)的傳播長度、反射次數(shù)沒有必然的聯(lián)系；“三角形”型超聲流量計(jì)對(duì)多種典型非理想流場(chǎng)均具有較好的適應(yīng)性；兩個(gè)相互正交的“三角形”型聲道能夠進(jìn)一步提高超聲流量計(jì)的流場(chǎng)適應(yīng)性。
　　 (4)運(yùn)用CFD仿真方法，對(duì)多聲道超聲流

4、量計(jì)在單彎頭下游的流場(chǎng)適應(yīng)性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：聲道數(shù)相同時(shí)，Gauss-Jacobi法和OWICS法的測(cè)量結(jié)果基本一致；聲道數(shù)對(duì)超聲流量計(jì)的流場(chǎng)適應(yīng)性影響較大：聲道數(shù)越多，流場(chǎng)適應(yīng)性越好。
　　 (5)基于CFD仿真結(jié)果，對(duì)單彎頭下游流場(chǎng)的變化規(guī)律進(jìn)行分析，運(yùn)用matlab軟件基于非線性最小二乘技術(shù)對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值擬合，構(gòu)造了三維流態(tài)數(shù)學(xué)模型。通過數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)所構(gòu)建的流態(tài)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明：建立的三維流態(tài)數(shù)學(xué)模型能