基于光电传感技术的弯管流量测试系统研究

发布时间：2020-08-27 11:51

【摘要】：当前工业生产中,无论工业用水、石油与燃气的管道运输等都面临流量测试问题。尤其在易燃易爆环境下,传统流量测试方法难以满足防燃防爆的要求。因此,易燃易爆环境下如何实现流量的本质安全性检测,成为当前急需解决的一大工程难题。鉴于此,本文结合光学传感器的非接触检测与良好的防燃防爆特性,研究了一种基于弯管结构的光电传感流量测试系统。论文主要工作如下:1.仿真研究了不同弯角下弯管结构内的流体流场分布特性,包括60°、90°、120°、150°等弯角。得出如下结论:当弯管弯角小于60°时,弯管内压力分布较均匀,但管内高压和低压差值不明显;当弯管角度大于120°时,弯管内高压和低压集中性虽然显著,但是明显偏离了中心观测点位置;综合对比分析发现,当弯曲角度为90°时,管道内流场稳定性最好,并且高压和低压集中分布在中心观测点位置上,因此,确定本文弯管结构弯径比为1.44时的弯曲角度为90°;最后对比分析了90°弯管、弯径比为1.44下不同测点位置对压力差、流量之间关系的影响,发现测点位置在45°角上时,压力差和流量之间的拟合关系系数值最高——达到了0.9978,并且高压和低压观测点数值稳定度高。因此,确定了90°弯角下最佳压力观测点为45°角位置。2.针对光电传感技术研究了其信号处理技术,本文确定了一种基于相位的小波解调光学信号处理方法,基于理论分析结果,结合光电传感技术搭建了一套弯管流量测试系统。实验验证了本文所设计的弯管流量测试系统的合理性,在弯管内流体为水的情况下,测试流量范围为1m~3/h~7m~3/h时,本测试系统的流量平均测试误差小于0.5m~3/h。3.本文分析了测试误差来源及结构改进方法。测试精度影响因素包括:弯管绝对水平性、光学传感测试精度、传感安装位置精度等。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH814
【图文】：

流量测试,弯管,基本结构

士论文第 2+dx)dl(θ)dy，其中角度θ为弯管弯曲单元角度。弧度、长和宽。结合前文关于弯管流量测试的离心力等于压力差值时，弯管内流体流动达流体流速的基本表达式：v=(R+y)vR-1。如此， 22vdP xdl dmR y 对上式进行二次积分，可以得到： 22, /2, 0 /2T DT DvdP dm R y dyR 力差值与流量之间的一般数学表达式，如式(2

微分分析,欧拉运动

硕士论文第 2 章存性以及粘弹性三种流体[19]。其中粘弹性流体小剪切力要求，小于临界值时该流体表现为普通与非牛顿流体力学特性进行理论分析。动性、粘性特性，因此不仅需要像固体特性那样要研究流体内部结构粘性和阻力特性。在研究流日方程以及欧拉法等。在管道内流体力学研究中究其流动的迹线和流线特性。，流体力学分析方法主要为拉格朗日法和欧拉运方程分析理想流体的流动状态，首先取出一个微x、dy 和 dz，如图 2.2 所示。所谓理想流体是指没有摩擦力。

湍流,流体,湍流状态,非牛顿流体

硕士论文 4 320 01 18 3ygJR r RrvR R 管道内的压力降计算表达式：22L vp gJLD 状态下非牛顿流体时，管道内流体压力降与应的，非牛顿流体状态下流量与管道内的流非牛顿流体的湍流状态：湍流状态下，流体速度、压力存在高频脉动性；另外湍流流动与流动方向垂直截面上，速度分布较均匀过程多设计为湍流状态检测的原因之一。态示意图，如图 2.3 所示：

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