矿用瓦斯均速管流量计结构的优化设计

发布时间：2017-07-29 08:31

  本文关键词：矿用瓦斯均速管流量计结构的优化设计

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【摘要】：均速管流量计具有结构简单，，安装拆卸方便，不可恢复压力损失小，长期使用精确度高的特点，广泛应用于石油化工、电力、冶金和煤炭矿山等行业中测量大管径输送气体的流量计量。本文以150mm管径矿用瓦斯均速管流量计为研究对象，基于数值模拟和实验，采用正交试验和综合平衡分析法得出影响均速管流量系数的主效应因素，通过对流量系数和线性度进一步的分析，获得一组具有更低更稳定流量系数的均速管流量计结构参数。论文的主要内容如下： 1.首先对模型流量计进行实流实验，获得不同流量工况下流量计的差压和流量系数，将实验数据作为数值计算的基础。 2.为了节省计算资源和时间，并考虑到模型的对称性，将三维模型简化成二维截面进行数值计算，基于三维模型流量计数值模拟及实验结果，对比分析了流量计四种二维截面计算的流量系数和压差，确定了能够表征流量计性能的二维计算截面。 3.基于正交试验法综合考虑影响均速管流量计性能的参数：前端半径、长度、宽度和角度，每个参数各取3个水平，通过对多组模型的数值计算分析，分别得到流量系数或线性度误差最优的两组参数的几何模型；在此基础上，同时考虑流量系数和线性度误差，采用综合平衡法得到综合性能最优的新模型结构；最后将优化后的流量计与原模型内部流场及性能进行了对比分析。 4.分析了不同安装角度对优化后均速管流量计性能的影响，在总压孔轴线与来流方向呈0度、3度和6度三种工况下，对流量计进行了数值模拟计算，获得了安装角度对均速管流量计性能的影响规律。
【关键词】：均速管流量计 数值模拟 流量系数 正交试验 结构参数 实流实验
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 选题的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 均速管流量计截面形状的研究10-12
• 1.2.2 均速管流量计检测孔位置的研究12
• 1.2.3 均速管流量计的数值模拟计算的研究现状12-14
• 1.3 论文的研究方法14
• 1.4 本文研究的主要内容14-15
• 第二章 均速管流量计工作原理和实验研究15-25
• 2.1 均速管流量计结构组成和工作原理15-19
• 2.1.1 均速管流量计结构组成15-16
• 2.1.2 均速管流量计工作原理16-17
• 2.1.3 均速管流量计的流量计算公式17-19
• 2.2 均速管流量计实验19-24
• 2.2.1 均速管流量计的几何模型20-21
• 2.2.2 实验装置21-22
• 2.2.3 实验方法22-23
• 2.2.4 实验结果分析23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 均速管流量计原模型的数值模拟计算25-40
• 3.1 数学模型25-28
• 3.1.1 控制方程25-27
• 3.1.2 标准κ-ε湍流模型27-28
• 3.2 均速管流量计的建模和网格划分28-33
• 3.2.1 三维建模及网格划分28-30
• 3.2.2 二维数值计算截面的选择30-33
• 3.3 数值模拟结果分析33-39
• 3.3.1 二维数值计算截面的确定33-37
• 3.3.2 不同截面的流场分析37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 基于正交试验的均速管流量计结构参数优化40-52
• 4.1 正交试验方案设计40-41
• 4.2 结构参数对流量计性能的影响分析41-46
• 4.2.1 流量系数和线性度的数值模拟结果41-42
• 4.2.2 流量系数和线性度的极差分析42-45
• 4.2.3 综合平衡法的应用45-46
• 4.3 优化后流量计性能及内部流动特性分析46-50
• 4.3.1 性能对比分析46-48
• 4.3.2 内部流场分析48-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 安装角度对均速管流量计性能的影响52-59
• 5.1 不同安装角度模型的建立52-53
• 5.2 总压取压孔轴线与来流方向存在偏差时的性能分析53-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 全文总结59-60
• 6.2 工作展望60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间的研究成果65

【参考文献】

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本文编号：588280