多声道气体超声流量检测机理及数值模拟研究

论文摘要

超声波流量计对流场状况非常敏感,但是目前的研究重点主要集中于二次仪表,即如何利用现代检测技术通过信号处理的方法来提高仪表性能。如果要进一步提高超声波流量计的测量精度,必须对流场流动特性进行深入细致的研究,这样才能从根本上解决问题,以便更充分地发挥一次仪表的性能改善潜力。本文针对超声波流量计在流场中的适应性问题进行研究,为超声波流量计的性能改善提供理论依据和指导,同时为超声波流量计的实际安装提供合适的安装角度和安装方式。本文从时差法超声波流量计的计量原理出发,着重从流场因素和声道安装效应入手,研究不同声道和安装方式的气体超声波流量计在不同流场中的计量精度,从而对声道布置方式进行优化。根据流场速度分布,通过推导得到单声道误差计算公式及多声道误差权重系数,从而得出多声道误差计算公式,并通过分析直射式和折射式的单声道布置方式以及对角式和平行式的多声道布置方式在单、双弯管流场的误差-角度关系,对影响超声波流量计量的误差进行详细的理论分析和研究。结果表明,在弯管流场中,多声道布置方式在精度上优于单声道布置方式,而且无论在单弯管流场还是双弯管流场,对角式的多声道布局均具有最佳的表现,这和流场的特殊性以及对角式声道布置方式的声道互补性有很大的关系;当采用某种固定的安装方式时,通过调整超声波流量计的安装角度可以在最大程度上降低因为流场扰动产生的误差。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 绪论
• 第一章 超声波流量检测原理及测量影响因素
• 1.1 超声波流量计的主要类型
• 1.1.1 传播速度差法
• 1.1.2 多普勒法
• 1.1.3 波束偏移法
• 1.1.4 相关法
• 1.1.5 噪声法
• 1.2 时差法超声波流量计计量原理
• 1.3 影响测量的不确定度分析
• 1.4 各因素对超声波测量的影响
• 1.4.1 流场状况对测量的影响
• 1.4.2 安装方式对测量的影响
• 1.4.3 管段几何参数对测量的影响
• 1.4.4 信号处理方法对测量的影响
• 1.5 本章小结
• 第二章 管道流场研究
• 2.1 管道流场的流速分布研究
• 2.1.1 层流流场的流速分布研究
• 2.1.2 湍流流场的流速分布研究
• 2.1.3 管道流场的修正系数计算方法
• 2.2 弯曲管道流场的流速分布研究
• 2.2.1 弯管湍流的仿真模型
• 2.2.2 单弯管流场的流速分布研究
• 2.2.3 双弯管流场的流速分布研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 单声道超声波流量计的流场适应性研究
• 3.1 单声道系统的误差计算
• 3.2 单声道系统声道布置方式
• 3.2.1 直射式单声道系统的声道布置方式
• 3.2.2 折射式单声道系统的声道布置方式
• 3.3 单声道系统在单弯管流场中的流场适应性研究
• 3.3.1 直射式单声道系统在单弯管流场中的适应性
• 3.3.2 折射式单声道系统在单弯管流场中的适应性
• 3.3.3 结论
• 3.4 单声道系统在双弯管流场中的适应性研究
• 3.4.1 直射式单声道系统在双弯管流场中的适应性
• 3.4.2 折射式单声道系统在双弯管流场中的适应性
• 3.4.3 结论
• 3.5 本章小结
• 第四章 多声道超声波流量计的流场适应性研究
• 4.1 多声道系统的误差计算
• 4.1.1 高斯法声道安装位置计算方法
• 4.1.2 误差计算
• 4.2 多声道系统声道布置方式
• 4.2.1 对角式多声道系统的声道布置方式
• 4.2.2 平行式多声道系统的声道布置方式
• 4.3 多声道系统在单弯管流场中的流场适应性研究
• 4.3.1 对角式多声道系统在单弯管流场中的适应性
• 4.3.2 平行式多声道系统在单弯管流场中的适应性
• 4.3.3 结论
• 4.4 多声道系统在双弯管流场中的适应性研究
• 4.4.1 对角式多声道系统在双弯管流场中的适应性
• 4.4.2 平行式多声道系统在双弯管流场中的适应性
• 4.4.3 结论
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要