超声波热量表基表结构参数与水流特性关系的研究

发布时间：2017-10-27 03:34

  本文关键词：超声波热量表基表结构参数与水流特性关系的研究

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【摘要】：节能减排是我国长期执行的基本国策,供热系统是我国能源消耗和环境污染大户,推行供热改革和热计量收费势在必行。推行热计量收费需要大量效能良好的热量表,而国内目前的的热量表工艺不能很好地适应供热系统,同时与发达国家的产品也有一定的差距,对热量表的研究刻不容缓。本文以目前市场上最普遍的DN25U型反射柱式超声波热量表为基础,对之基表内流场特性进行了研究,给出了五种优化流场特性的基表结构改进方案,并在含杂质水和不含杂质水中进行了对比分析,对超声波热量表的生产和设计提供一定的理论借鉴和参考。本文主要以理论分析指导数值模拟,并用试验验证模拟仿真的正确性和优越性。理论分析融合于数值模拟中,完善并指导数值模拟。借鉴以往的仿真模拟经验,利用流体力学计算软件,模拟了超声波热量表基表内流场进行了三维流场,对模拟结果进行分析,得到流场速度分布、K系数曲线及不同声道K系数标准差和基表内压力损失,提出改善流场的五种基表结构改进方案：进口端反射柱前部加装导流片、出口端反射柱后部加装导流片、两端反射柱均加装导流片、反射柱上部削平部分和整合以上措施。同样数值模拟了五种基表结构改进方案并对其结果进行分析,得到流场速度分布、K系数曲线及不同声道K系数标准差和基表内压力损失并与原基表进行对比分析,获得五种基表结构改进方案的优劣。因为实际供热管道中的水都是含有杂质的,为了更好地反映超声波热量表基表在实际工况中的流场特性,本文利用计算流体力学软件中的离散相模型模拟了原基表及五种结构改进方案在含杂质水中的水流特性,分析了杂质浓度分布与流量的关系,并与不含杂质水对比分析了不同声道K系数标准差、基表内压力损失等参数,获得其在实际供热情况下流动特性。本文针对超声波热量表基表结构和水流特性参数关系的研究工作为超声波热量表的设计及测量精度方面提供了相关理论依据和指导,目前国内缺乏关于超声波热量表在实际供热工况中流场特性的研究,因此本研究在一定程度上填补了国内在此领域的空白,具有一定的创新性。
【关键词】：超声波热量表 数值模拟 K系数 压力损失 离散相模型
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH81
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 主要符号14-16
• 1 绪论16-25
• 1.1 课题背景16-17
• 1.2 热量表发展和研究现状17-20
• 1.2.1 国外发展和研究现状17-19
• 1.2.2 国内发展和研究现状19-20
• 1.3 热量表原理20-21
• 1.4 热量表分类21-24
• 1.4.1 机械式热量表21
• 1.4.2 电磁式热量表21-22
• 1.4.3 超声波式热量表22-24
• 1.5 课题研究内容与方法24-25
• 2 计算流体力学数值模拟理论基础25-32
• 2.1 数值模拟软件介绍25-26
• 2.1.1 网格生成软件Gambit25
• 2.1.2 数值模拟求解软件Fluent25-26
• 2.2 数值模拟方法26-32
• 2.2.1 流体力学控制方程26-28
• 2.2.2 直接数值模拟28
• 2.2.3 大涡模拟28
• 2.2.4 雷诺时均法28-32
• 3 基于CFD的超声波热量表流场特性数值模拟32-47
• 3.1 数值模拟方案32-41
• 3.1.1 物理模型及网格处理32-33
• 3.1.2 数学模型33-34
• 3.1.3 边界条件的设定34
• 3.1.4 湍流参数的设定34-35
• 3.1.5 计算初始化及收敛性分析35-36
• 3.1.6 计算优越性及正确性分析36-41
• 3.2 模拟结果分析41-47
• 3.2.1 流场速度分布41-44
• 3.2.2 K系数分析及压力损失44-47
• 4 超声波热量表基表结构改进对水流特性参数的影响分析47-69
• 4.1 五种基表结构改进方案模型尺寸47-51
• 4.1.1 入口端反射柱前端加装整流片模型尺寸47-48
• 4.1.2 出口端反射柱后端加装整流片模型尺寸48-49
• 4.1.3 两端加装整流片模型尺寸49-50
• 4.1.4 反射柱顶部削平部分模型尺寸50-51
• 4.1.5 整合所有措施模型尺寸51
• 4.2 五种基表结构改进方案下的流场速度分布51-65
• 4.2.1 前端加装整流片的流场速度分布52-54
• 4.2.2 后端加装整流片的流场速度分布54-57
• 4.2.3 两端均加装整流片的流场速度分布57-59
• 4.2.4 反射柱顶部削平部分的流场速度分布59-62
• 4.2.5 整合所有措施的流场速度分布62-65
• 4.3 K系数分析65-67
• 4.3.1 不同声道K系数分析65-66
• 4.3.2 不同流量点下K系数分析66-67
• 4.4 压力损失分析67-69
• 5 基表结构改进措施在中小流量点和含杂质水中对水流特性参数的影响分析69-88
• 5.1 基表结构改进措施在中小流量点下对水流特性参数影响分析69-72
• 5.1.1 基表结构改进措施在各流量点下不同声道K系数分析69-71
• 5.1.2 基表结构改进措施在流量点0.07m~3/h下不同声道K系数分析71-72
• 5.2 基表结构改进措施在含杂质水中对水流特性参数影响分析72-88
• 5.2.1 离散型模型介绍及参数设置73
• 5.2.2 超声渡热量表内杂质巧度分布73-82
• 5.2.3 超声波热量表在含杂质水中K系数分析82-86
• 5.2.4 超声波热量表在含杂质水中压力损失分析86-88
• 6 总结与展望88-92
• 6.1 总结88-90
• 6.2 创新点与不足90-91
• 6.3 下一步工作91-92
• 参考文献92-97
• 致谢97-98
• 学位论文评阅及答辩情况表98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1101764