多声道气体超声流量计流场适应性

论文摘要

目前,二次仪表是超声波流量计的主要研究方向,即提高仪表的性能主要依靠现代检测技术来处理信号。但是,却忽视了超声波流量计对流场状况十分敏感这一特性。所以只有深入细致地研究流场流动特性,才能从根本上满足超声波流量计高测量精度的要求和充分发掘一次仪表的性能潜力。以气体超声波流量计的传播速度差法为理论基础,研究了流场因素和安装效应对计量误差的影响。利用CFD技术对流场进行仿真模拟,通过系统分析流场速度场的分布情况,提出对一次仪表流场适应性的优化方案,即不同声道布置方式和安装思路对测量精度的影响。依据数值模拟得到流场速度的分布情况,推导得出了单声道、多声道系统的误差计算公式。首先分析不同声道布置方式(直射式、对角式)在特定流场中的适应性;然后分析了特定声道布置方式在不同流场(单弯管、双弯管流场)中的适应性。通过对直射式和对角式声道布置方式的流场适应性比较分析可知,对角式在单弯管中有很好的表现,而直射式的径式安装则在双弯管中表现更好。特定声道布置方式(折射式、平行式)在弯管流场的适应性表明:无论在测量精度和分布规律上,折射式在双弯管中的表现都更优秀,并且可以通过增加折射次数来提高测量精度;平行式对较简单的单弯管流场的表现能力更好,并且在单弯管流场中可以通过增加声道数量来提高测量精度。但是在双弯管流场中增加声道,误差也会随之变大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 流量计概述
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 论文的背景和意义
• 1.4 论文的研究内容和结构
• 1.4.1 研究的目的与内容
• 1.4.2 论文结构
• 第二章 超声流量计
• 2.1 超声流量计检测原理与分类
• 2.1.1 传播速度差法
• 2.1.2 多普勒法
• 2.1.3 波束偏移法
• 2.1.4 相关法
• 2.1.5 噪声法
• 2.2 影响测量的不确定度分析
• 2.3 各因素对超声波流量测量的影响
• 2.3.1 流场因素
• 2.3.2 安装效应
• 2.3.3 计量管段几何参数
• 2.3.4 信号因素
• 2.4 本章小结
• 第三章 管道流场研究
• 3.1 理想流场的流速分布研究
• 3.1.1 理想层流的流速分布研究
• 3.1.2 理想湍流的流速分布研究
• 3.2 弯曲管道流场的流速分布研究
• 3.2.1 管道流场计算方法
• 3.2.2 弯管湍流的仿真模型
• 3.2.3 单弯管流场的流速分布研究
• 3.2.4 双弯管流场的研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 不同声道布置方式对特定流场的适应性研究
• 4.1 流量修正系数与声道系统误差计算
• 4.1.1 流量修正系数计算
• 4.1.2 多声道系统优化布置的高斯积分法
• 4.1.3 声道系统误差计算
• 4.2 本章选取的声道布置方式
• 4.2.1 单声道系统直射式的布置方式
• 4.2.2 多声道系统对角式的布置方式
• 4.3 不同声道布置方式在特定流场中的适应性
• 4.3.1 直射式和对角式布置方式在单弯管流场中的适应性
• 4.3.2 直射式和对角式布置方式在双弯管流场中的适应性
• 4.4 本章小结
• 第五章 特定声道布置方式对不同流场的适应性研究
• 5.1 单声道系统折射式布置方式在单、双弯管流场中的适应性
• 5.1.1 单声道系统折射式的布置方式
• 5.1.2 折射式布置方式在单弯管流场中的适应性
• 5.1.3 折射式布置方式在双弯管流场中的适应性
• 5.2 多声道系统平行式布置方式在单、双弯管流场中的适应性
• 5.2.1 多声道系统平行式的布置方式
• 5.2.2 平行式布置方式在单弯管流场中的适应性
• 5.2.3 平行式布置方式在双弯管流场中的适应性
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 相关工作展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要