旋进旋涡流量计气固两相流数值模拟与实验研究

发布时间：2020-09-09 09:27

　　 旋进旋涡流量计是一种流体振荡式流量计,由于其结构简单、内部没有转动部件、操作维修简单、安装方便等优点,在石油、煤炭、电力、冶金以及天然气工业等领域有广泛的应用。在自然界和诸多工业领域都存在多相流动现象,而关于旋涡流量计气固两相流的内部流动特性以及计算研究相对较少。本文以50mm 口径旋进旋涡流量计为研究对象,对其进行气固两相流计量特性研究,主要获得旋进旋涡流量计内部流动特性与外特性,主要研究内容如下。1.采用Solidworks软件对50mm 口径旋进旋涡流量计流道进行三维建模,包括起旋器螺旋升角为α1=25°、α2=30°两种流量计模型,采用Icem软件对两种起旋器叶片螺旋升角的旋进旋涡流量计流道进行网格划分。2.基于Eulerian-Eulerian计算方法、RNG k-e湍流模型和SIMPLEC计算方法,在三个流量工况点为Qi=37.5m3/h、Q2=45m3/h和Q3=60m3/h时,运用计算流体力学软件Fluent对两台旋进旋涡流量计进行稀相气固两相流数值模拟计算(其中颗粒粒径d=0.104mm,固体颗粒密度ρ2=2600kg/m3),对其三维模型流道内流线分布、颗粒速度分布、压力场、颗粒体积分布以及流阻特性等进行分析。3.通过数值模拟结果,发现固相浓度对流量计流道内流体压力脉动频率、监测点压力大小和颗粒体积分布有重要影响。颗粒浓度越大流体的进动频率越小,颗粒在监测点监测到的压力越小;固体与气体的体积分布跟流体的流动规律相同,气体主要分布在流道中心,固体颗粒主要集中分布在起旋器叶片以及流量计流道管壁。4.分别在流量 Qi=37.5m3/h、Q2=45m3/h 和 Q3=60m3/h,颗粒粒径 D=0.104mm,固体(玻璃粉)密度ρ2=2600kg/m3条件下,对起旋器螺旋升角α2=30°的旋进旋涡流量计进行了稀相气固两相流动实验研究,并将实验结果与模拟结果进行了对比分析。实验结果表明颗粒浓度越大,流量计的读数越小,呈线性下降的趋势,气固两相流流动的进动频率越小。另一方面,当固体颗粒浓度一定时,流量工况点越大,流量计的压力脉动频率越大。
【学位单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH814
【部分图文】：

其结构组成主要有起旋器、消旋器、检测元件以及壳体等。逡逑２．１．１结构组成逡逑旋进旋涡流量计的内部流道以及外部壳体的基本结构如图２．１所示，整体结构主要由逡逑起旋器、消旋器、显示器、压力传感器、壳体以及检测元件组成。逡逑２邋ｉＱ逡逑１、起旋器２、壳体３、压力传感器４、检测元件５、消旋器逡逑图２．１旋进旋涡流量计结构图逡逑智能旋进旋涡流量计各组成部分的功能如下［４８１：逡逑起旋器：起旋器是旋进旋涡流量计最主要的零件，其结构尺寸与材料对流量计的测量逡逑性能有着重要的影响，它安装在流量计入口处（如图２．１），通常在起旋器叶片前面安装有逡逑导流片来使流入的气流更加平稳，当气体流经起旋器时螺旋叶片强迫气流产生旋转流动，逦’逡逑旋涡流沿着流量计管道做进动运动，使得旋涡流形成压力脉动，通过检测元件进行检测，逡逑经过转化处理最终以流量读数显示出来。逡逑壳体：流量计外部壳体安装有读数显示器，当流量计工作时上面显示当前的测量流量、逡逑６逡逑

计算方法逡逑算流体动力学（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ邋Ｆｌｕｉｄ邋Ｄｙｎａｍｉｃｓ）的简称，是流体力学学的发展，结合近代流体力学与数值数学学科而使得ＣＦＤ的问，同时运用各种离散化数学方法可以对流体力学中的各类问题进小ＣＦＤ软件是流体分析最基本的应用软件，通过计算流体力学软生在流场内部流体流动特性，如压力场、速度场以及涡量等，运用时间内对流场进行全面的分析，了解流体各种性质的变化情况。可道各种参数，对流体流动特性做全面的分析，运用ＣＦＤ软件进行数们更加全面清晰的了解流体内部及外部各种参数的变化对流体流够指导我们进行相关实验，并将实验结果与数值模拟计算结果进行数值模拟结算的结果能够对实验结果的整理和规律起到良好的指和实验方案优化设计都有很好的指导作用。逡逑

浙江理工大学硕士学位论玄逦旋讲旋涡流量计气因两相流数倌槔拟与实骀研究逡逑本文在Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件中对旋进漩涡流量计进行三维建模，在进行三维建模时在流量逡逑计模型上设置８个监测点，点１位于起旋器入口的轴线处、点２位于起旋器末端的轴线处、逡逑点３位于距离入口邋Ｚ＝２３０ｍｍ轴线处、点４位于点３同径向的０．５倍喉部直径处、点５位于逡逑点３同径向的喉部直径处（点５为本次研宄流量计的标准监测点）、点６位于消旋器始端逡逑轴线处、点７位于消旋器末端轴线处、点８位于流量计模型出口轴线处，对流量计进行计逡逑算时对每个监测点的气体总压的平均值进行监测。起旋器螺旋升角《２＝３０°时旋进旋涡流量逡逑计内部流道的二维流体区域如图２．３所示，消旋器的二维图如图２．４所示，内部流道分为逡逑入口延伸段、收缩段、喉部、扩张段以及出口延生段。两种起旋器与消旋器的三维几何结逡逑构以及旋进旋祸流量计整体三维结构如图２．５所示。逡逑存邋ｐ逡逑延憩逡逑

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本文编号：2814798