音速噴嘴的超聲波氣體流量計(jì)標(biāo)定系統(tǒng)的建立與研究.pdf

1、隨著煤氣、天然氣以及工礦企業(yè)中各種氣體原料和其它氣體產(chǎn)品的日益增加，以及國(guó)內(nèi)“西氣東輸”工程的實(shí)施，由于所涉及的經(jīng)濟(jì)數(shù)額巨大，對(duì)氣體流量的精確測(cè)量己顯得日益重要。由于超聲波氣體流量計(jì)具有測(cè)量精度高、量程寬、無(wú)流阻、能測(cè)量脈動(dòng)及雙向氣流等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)際計(jì)量界公認(rèn)為性價(jià)比最高、最具發(fā)展?jié)摿Φ臍怏w流量測(cè)量?jī)x表之一。在氣體計(jì)量技術(shù)上，最為突出的問(wèn)題就是氣體計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量值的正確傳遞與統(tǒng)一。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)研制的超聲波氣體流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的

2、傳遞，在音速文丘利噴嘴的基礎(chǔ)上建立了一套流量標(biāo)定裝置。該流量標(biāo)定裝置是以音速噴嘴組作標(biāo)準(zhǔn)表、以空氣作為氣源、采用吸入式負(fù)壓檢定方式的氣體流量檢定裝置。由于流場(chǎng)分布對(duì)超聲波氣體流量計(jì)有著很大的影響，故本文在音速噴嘴標(biāo)定系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研究插入不同角度彎管后的流場(chǎng)分布及其對(duì)超聲波氣體流量測(cè)量的影響和這種影響的校正。同時(shí)，通過(guò)應(yīng)用流體力學(xué)技術(shù)，系統(tǒng)地研究特定彎曲管道條件下的流動(dòng)速度場(chǎng)包絡(luò)分布情況，給出了兩種聲道布置方式的超聲波氣體流

3、量計(jì)對(duì)這些典型流場(chǎng)的適應(yīng)能力，并給出了二次儀表的設(shè)計(jì)與優(yōu)化思路，試驗(yàn)證明能夠通過(guò)此系統(tǒng)能快速、方便、準(zhǔn)確地對(duì)超聲波氣體流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。本文共分七章，其具體內(nèi)容如下：第一章為概述部分，該部分以大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，全面論述了流量計(jì)及標(biāo)定系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，確定了以超聲波氣體流量計(jì)及音速噴嘴標(biāo)定系統(tǒng)為研究?jī)?nèi)容。提出了課題的選題意義、立項(xiàng)依據(jù)，并說(shuō)明了論文的主要研究?jī)?nèi)容。第二章研究超聲波氣體流量計(jì)的計(jì)量原理，分析各種因素對(duì)

4、超聲波氣體流量計(jì)精度的影響，針對(duì)高壓氣體的情況，研究了高壓天然氣的壓縮因子，分析并實(shí)現(xiàn)了超聲波氣體流量計(jì)對(duì)高壓氣體的測(cè)量。研究流量數(shù)據(jù)的擬合和校正問(wèn)題，通過(guò)研究BP網(wǎng)絡(luò)和RBF網(wǎng)絡(luò)的算法，給出用于超聲波氣體流量計(jì)非線性校正的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的擬合和校正方法，第三章從音速噴嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā)，研究了音速噴嘴系統(tǒng)的流量計(jì)算公式，研究了通用公式中各個(gè)參數(shù)的計(jì)算方法及取值，分析了公式的整體誤差。第四章首先研究了充分發(fā)展的流場(chǎng)分布情況

5、，和它對(duì)兩種不同聲道類型的超聲波流量計(jì)流量測(cè)量的影響進(jìn)行了分析并計(jì)算了它們的動(dòng)力校正因子。同時(shí)從流體力學(xué)的角度，對(duì)管道內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了進(jìn)一步分析，從Navier-Stokes 方程出發(fā)推導(dǎo)了湍流模式下的K-ε方程及其平均流速的計(jì)算方法。運(yùn)用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)彎管流動(dòng)流場(chǎng)特性進(jìn)行了研究和探索，計(jì)算了若干種特定彎管角度下，超聲波氣體流量計(jì)的流量修正系數(shù)。第五章介紹了整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)架和實(shí)現(xiàn)。介紹了超聲波氣體流量計(jì)和音速噴嘴標(biāo)定系統(tǒng)的系統(tǒng)

6、構(gòu)架、工作原理和精度分析，同時(shí)為了定量的測(cè)量不同管道中的氣體流場(chǎng)分布，在分析了柏努利方程的基礎(chǔ)上，提出了通過(guò)微壓差計(jì)測(cè)量管道內(nèi)流場(chǎng)的方法。介紹了基于超聲波的多通道微壓差計(jì)的測(cè)量原理和誤差分析，建立了基于柏努利方程的多通道超聲波流場(chǎng)測(cè)量裝置，為定量測(cè)量管道內(nèi)流場(chǎng)分布提供了方法。第六章在音速噴嘴標(biāo)定系統(tǒng)里安裝的正三角型及 V 字型流量計(jì)前安排了第四章中特定角度的彎管及特定長(zhǎng)度的直管段，在接近理論計(jì)算中的特定流速下測(cè)量了流量計(jì)的