声速剖面仪计量校准装置机械设计与研究

发布时间：2017-04-03 09:01

  本文关键词：声速剖面仪计量校准装置机械设计与研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：声速剖面仪是一种精密的水声仪器,它能够测量声波在液体中的传播速度,目前通常采用环鸣法直接测量在固定距离内的声信号的传播时间从而计算出声速,同时通过其自身的温度及压力传感器,测量液体的温度和垂直深度,而对声速仪的检定主要采用对比法,在相同工作环境下,将高精度声速仪标准器所测数据与待检测声速仪所得数据进行比对,从而达到检定目的。本文研究了这种高精度声速剖面仪计量校准装置的结构部分,该装置可以对检定环境同时进行高精度的温度、压力调节,进而实现了对声速值的测量条件。在检定装置内,安装有采用时间飞跃法的声速测量标准器,待检声速仪测量出的声速值、温度值与压力值分别于标准器测量的声速值、高精度温度及压力传感器测量值进行比对,实现对声速仪的计量校准。本文分析了国内外声速剖面仪检定设备的几种主要结构,及其内部模拟环境的实现方式,总结了结构设计的优点及不能同时满足多物理场控制的缺点,结合以上创新目标需要,制定了能够同时精确控制压力和温度的检定设备设计方案。该方案所设计的声速剖面仪计量校准装置可在1400-1600m/s声速变化范围内(不确定度0.01m/s,U=2)对声速剖面仪进行检定,可同时完成声速、温度、压力测量数据的检定,满足目前国内外主流声速剖面仪计量校准要求。本文在方案制定完成后,对该声速剖面仪检定设备的主要结构进行了详细的机械结构设计;利用Solidworks三维软件对各机构及零件建立了三维模型;利用Ansys Workbench软件,对设备内部搅拌流场进行了流固耦合分析、结构热分析和压力分析,深入研究了设备内部环境场对声速仪标准器及被检测仪器的影响。最后,本文对设备整体结构进行了模态及谐响应分析,进一步确定了设备整体结构设计的可靠性。
【关键词】：声速仪检定 压力容器 流固耦合 有限元分析
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB565
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的目的和意义10-13
• 1.1.1 课题的背景10-12
• 1.1.2 课题的意义12-13
• 1.1.3 课题的目的13
• 1.2 课题研究的内容13
• 1.3 本章小结13-15
• 第二章 检定系统罐体设计15-28
• 2.1 概述15-16
• 2.2 设计方法16-17
• 2.3 圆筒壁厚设计17-18
• 2.3.1 强度准则17-18
• 2.3.2 内压圆筒应力计算18
• 2.4 封头设计18-20
• 2.5 法兰盖设计20-22
• 2.5.1 结构尺寸参数20-21
• 2.5.2 封头厚度计算21
• 2.5.3 法兰厚度计算21-22
• 2.6 管法兰及垫片紧固件设计22-23
• 2.6.1 钢制管法兰设计22
• 2.6.2 接管及管法兰设计22-23
• 2.7 罐体开孔补强23-24
• 2.8 立式容器支撑设计24-26
• 2.9 其他附件选取26-27
• 2.10 本章小结27-28
• 第三章 检测压力容器内流固耦合分析28-37
• 3.1 流固耦合的必要性28
• 3.2 流固耦合分析方法28-29
• 3.2.1 流体控制方程29
• 3.2.2 固体控制方程29
• 3.2.3 流固耦合方程29
• 3.3 流固耦合数值计算29-35
• 3.3.1 几何模型建立30-31
• 3.3.2 湍流模型选择31-32
• 3.3.3 流场参数及边界条件32
• 3.3.4 流场求解32-33
• 3.3.5 流固耦合分析33-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第四章 热结构分析37-46
• 4.1 热结构分析的必要性37-38
• 4.2 热分析方法38-39
• 4.2.1 传热方式38
• 4.2.2 稳态传热38-39
• 4.2.3 瞬态传热39
• 4.3 分析步骤39-45
• 4.3.1 材料参数设定40
• 4.3.2 几何模型建立40
• 4.3.3 网格划分创建40-41
• 4.3.4 边界条件设定及求解41-45
• 4.4 结论45-46
• 第五章 罐体的动力响应分析46-56
• 5.1 罐体动力响应分析的必要性46
• 5.2 三维模型的建立46-47
• 5.2.1 罐体结构模型建立46-47
• 5.3 模态及谐响应分析原理47
• 5.3.1 模态分析原理47
• 5.3.2 谐响应分析原理47
• 5.4 前处理过程47-48
• 5.5 线性静态结构分析48-49
• 5.6 模态分析过程49-52
• 5.7 谐响应分析过程52-55
• 5.8 结论55-56
• 第六章 总结与展望56-57
• 6.1 论文总结56
• 6.2 课题展望56-57
• 参考文献57-60
• 发表论文和科研情况说明60-61
• 致谢61-62

【参考文献】

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本文编号：284026