流场脉动因素对超声波流量计测量精度影响的研究

发布时间：2024-02-28 04:41

　　超声波流量计具有测量范围宽、高温适应性好、内部无运动部件、易安装维护等特点,广泛应用于贸易结算、能源计量、过程控制、环境保护等领域。近年来,随着科学技术的发展、工业生产效率的提高,超声波流量计面临着更高的测量精度要求。超声波流量计的设计和标定基于稳态流场假设。实际测量过程中,超声波流量计仅采集部分流场信息(超声波传播路径上的流体线速度),通过经验系数(稳态流场的线面速度比)换算,获得瞬态流量。当实际被测介质的速度分布与标定不同时,超声波流量计会产生流场适应性问题,造成测量误差增大。其中,旋转或往复部件、脱体漩涡、湍流等引起的非定常流场脉动会增加测量不确定度。解决该问题,对提高超声波流量计测量精度和稳定性至关重要。为了减小非定常流场脉动对超声波流量计测量精度的影响,进行了以下三个方面研究:首先,通过建立抽象的漩涡场模型,分析非定常流场脉动引起测量不确定度增加的物理机制;然后,通过LDV实验和CFD数值模拟,挖掘超声波传播路径上非定常流场脉动的特征尺度和空间分布规律,解析非定常流场脉动对超声波流量计线速度测量的影响规律;最后,通过理论分析和CFD数值模拟,归纳降低流场脉动误差的流道结构优化...

【文章页数】：179 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２连续介质中的超声波传播示意图??和发出超声波信号

增加其他方向的声道可以提高超声波流量计对复杂流动的测量精度。??波束偏移法利用超声波传播路径在高速流体中的偏移距离或偏转角度与流体??速度的关系计算流量，如图１．２（ｂ）所示，实线和虚线分别表示不同速度下的超??声波传播路径。波束偏移法的使用需要较大的流体速度和声速的比值ｔ／／ｃ....

图1.3不同上游安装条件

差和动态误差，静态误差由误差偏移反映，动态误差是随机的，由不确定度表??示。本节所讨论的是广义的安装误差，根据Ｄｅｌｓｉｎｇ，Ｈｏｌｍ?Ｍ的研究，广义安??装误差包括静态的安装误差（如弯管，缩颈，凸台，各类转接头，阀门，超声波??流量计内部的突出或凹陷结构等）和动态的安装误差（如....

图1.4Brown新型整流器示意图

备理论上可以强制改变流道内的速度分布，使未知的上游速度分布??度分布。整流设备有许多种类，如缩颈设计可以使速度分布趋近于??，管网设计可以限制非定常脉动漩涡在流动法向上的脉动尺度。但??均为侵入式设计，设备本身会对管内流动产生扰动，所以是否应该??备，如何使用整流设备尚无定论。２....

图2几边界层分离示意图

了由运动部件??产生的脉动流对超声波流量计的影响，并提出了周期性平均的解决方案。??但是，脱体漩涡仅具有局部周期性，揣流漩涡的频域分布范围较宽，二者??都无法通过简单的时间平均获得精确的统计平均值。因此，本文重点研宄脱体??漩涡和湍流对超声波流量计测量的影响。??２．２．１脱体漩....

本文编号：3913487