双压差动态流量计的模型研究

发布时间：2020-08-09 02:38

【摘要】：流量计是重要的计量仪器,其广泛应用在工业、农业、科研等各个领域,和生产生活息息相关。流量测量一般分为两类:稳态流量测量和动态流量测量。动态流量的测量对于评价伺服阀、比例阀等控制元件的动态特性、流量反馈控制及液压参数测试研究都有着非常重要的作用,所以更精确、更快速的动态流量测量已成为现代精确控制研究的前提。虽然近些年提出了一些新的测量原理与方法,但目前市场上还没有出现一款既经济又实用的动态流量计,因此动态流量的测量一直都是国内外学者们研究的重点与难点。本文采用三点压力测量的这种新型测量方式,设计了用于动态测量的双压差动态流量计。在N-S方程和伯努利方程的基础上建立了三点压差动态流量数学模型,其最大的优点在于利用两个压差相减的方式将模型公式中的粘性项与惯性项相互抵消,消除了粘性与惯性对流量计算的干扰,使得流量公式变得简单精确。同时,双压差动态流量计采用变径的方式来获取压差,测量管中没有惯性元件,这样的设计使得测量动态流量变得更加的精确。流量计本身结构的对称性,还能对流量进行双向测量。在FLUENT软件中对模型进行流场仿真,在流量计模型入口给定流量信号,通过在流量计左、中、右三个取压点上测得压力值,然后根据建立的数学模型计算流量值,并与流量计入口给定流量作对比来验证双压差动态流量计数学模型的正确性。在液压实验室搭建了与超声波流量计对比的实验平台,通过LabVIEW程序控制数据采集卡采集两个位置的压差数据,从而计算得到流量。利用MATLAB软件求解出对数学模型进行惯性修正的权值表,然后对不同流量信号进行实际测量,并与超声波流量计的测试结果作对比,验证使用权值表来修正模型的准确性。运用指数平滑法和支持向量回归机模型对修正后的流量误差进行分析与预测,然后将对未来一段时间的预测误差数据引入到测量流量的计算程序中,最终实现对动态流量的实时、准确测量。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH814
【图文】：

划分网格参数设置求解器并输出相应格式保存图 2-3 ICEM CFD 软件操作步骤.2.3 双压差流量计仿真建模本文因为双压差流量计结构模型简单，其模型参数来源于下一章双压差流量计的实物参数，直接在 ICEM 软件中通过点线面的输入建立双压差动态流量计对称二维模型，其较三维模型拥有更快的计算速度。在网格划分方面，对测量用四边形划分，大比率四边形网格使网格数量大幅度减少，以提高运算效率和精度。为了更容易观察壁面的流动状态，将网格的密集程度设置为两边密，中的形式，最后利用 FLUENT 读取网格文件并进行轴对称反射设置，为可以清楚示管内网格划分，下图 2-4 为截取测量管左侧的局部图形：

图 2-7 10Hz 仿真流量与理论0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3流动时间（s）024681012流量（L/min）仿真测量流量理论流量

图 2-9 50Hz 仿真流量与理论流量对比图30Hz 和 50Hz 的正弦仿真流量与理论流量对比图可以看论流量趋势相同，在较宽的频率下仿真流量与理论流量量会有一个轻微的滞后。的层流稳态仿真将瞬态时间历程改为稳态时间历程，流量入口为恒定的 1，迭代次数为 150。下图为仿真流量与理论流量的对比图

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本文编号：2786478