科氏流量计气液两相流的数值模拟
发布时间：2020-10-17 13:56
科氏流量计可以对流体质量流量进行直接测量,具有测量精度高、稳定性好的优点,不易受温度、密度、流动状态等因素影响,广泛应用于石油、天然气、医药食品等各个领域。在工业应用中,气-液两相流经常出现,如液化天然气由于温度升高气化产生气泡。气液两相流流动较为复杂,液相和气相之间存在相对速度和界面效应,是世界公认的“难测流体”。科氏流量计在测量气液两相流时,会产生较大的误差,因此有必要对此进行深入研究,提出补偿措施。本文采用流固耦合有限元技术,提出了一种针对气液两相流测量的流固耦合振动分析模拟方法。在给定约束条件下,针对不同气泡含量和分布的科氏流量计进行了数值模拟,研究进展与成果如下:(1)通过有限元模拟的方法,建立测量管和流体的振动模型,为了模拟气泡,提出了一种模拟方法:从建好的流体模型中选取一部分单元将其材料属性变为气体,模拟气泡在流体中存在的形态。通过流固耦合振动的有限元分析方法,计算出该种模型的相位差,验证了方法的可行性。(2)针对气泡含量范围比较低,主要集中在10%以内,管道中的气液两相流流型主要体现为泡状流的情况,本文开发了专用的工具构建两相流模型,得到了大量有益的计算结果,为新型流量计的开发提供了技术支持。参数化构建气液两相流的模型提高了建模和计算的效率。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH814
【部分图文】：
7图 2-1 科里奥利力工作图Fig.2-1 Coriolis force work chart图 2-1 中 a 所示，直管绕着轴心以角速度 旋转，流体从管道中心处径线速度为角速度和距离轴心距离的乘积，随着距离的增加，流体的线速大，流体获得的这一部分能量来源于管道，传递的媒介就科里奥利力 Fc于做功，管道转动变慢，相位滞后；与此相反的路径，流体从管径外流线速度变为零，从而释放了能量，管道接受能量转动加快，相位超前。法国科学家科里奥利于 19 世纪发现，这种使得相位差超前或者滞后的力里奥利力。个质点在绕轴旋转的管道中做直线运动，根据牛顿第二定律物体加速的用力成正比，跟物体的质量成反比。为了使该质点仍满足牛顿第二定律计算公式中引入第三个分量科氏加速度，顶轴转动的加速度计算公式可
2c ra v（式中 为绕轴转动角速度（右手定则确定其矢量方向），rv 为径向速度。质点所受的科里奥利力 Fc为：c= 2c rF a m m v（ U 型单直管科氏流量计测量原理如图 2-1 中 b 所示，将两根平行直管的尾端进行连接，空管管道的简谐主振动，流体从一侧流入另一侧流出，由于科氏力做功，前后半段之间差（流出侧超前，流入侧滞后）。单 U 型流量计如图 2-2 所示，测量管道，待测液体从左侧流入，右侧流出，激振器位于管道中间 M 点处，对管弦激振力，使得管道绕轴做简谐振动。检测器 S1和 S2对称分布于管道的
2c ra v（式中 为绕轴转动角速度（右手定则确定其矢量方向），rv 为径向速度。质点所受的科里奥利力 Fc为：c= 2c rF a m m v（ U 型单直管科氏流量计测量原理如图 2-1 中 b 所示，将两根平行直管的尾端进行连接，空管管道的简谐主振动，流体从一侧流入另一侧流出，由于科氏力做功，前后半段之间差（流出侧超前，流入侧滞后）。单 U 型流量计如图 2-2 所示，测量管道，待测液体从左侧流入，右侧流出，激振器位于管道中间 M 点处，对管弦激振力，使得管道绕轴做简谐振动。检测器 S1和 S2对称分布于管道的
【参考文献】
本文编号：2844874
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH814
【部分图文】：
7图 2-1 科里奥利力工作图Fig.2-1 Coriolis force work chart图 2-1 中 a 所示，直管绕着轴心以角速度 旋转，流体从管道中心处径线速度为角速度和距离轴心距离的乘积，随着距离的增加，流体的线速大，流体获得的这一部分能量来源于管道，传递的媒介就科里奥利力 Fc于做功，管道转动变慢，相位滞后；与此相反的路径，流体从管径外流线速度变为零，从而释放了能量，管道接受能量转动加快，相位超前。法国科学家科里奥利于 19 世纪发现，这种使得相位差超前或者滞后的力里奥利力。个质点在绕轴旋转的管道中做直线运动，根据牛顿第二定律物体加速的用力成正比，跟物体的质量成反比。为了使该质点仍满足牛顿第二定律计算公式中引入第三个分量科氏加速度，顶轴转动的加速度计算公式可
2c ra v（式中 为绕轴转动角速度（右手定则确定其矢量方向），rv 为径向速度。质点所受的科里奥利力 Fc为：c= 2c rF a m m v（ U 型单直管科氏流量计测量原理如图 2-1 中 b 所示，将两根平行直管的尾端进行连接，空管管道的简谐主振动，流体从一侧流入另一侧流出，由于科氏力做功，前后半段之间差（流出侧超前，流入侧滞后）。单 U 型流量计如图 2-2 所示，测量管道，待测液体从左侧流入，右侧流出，激振器位于管道中间 M 点处，对管弦激振力，使得管道绕轴做简谐振动。检测器 S1和 S2对称分布于管道的
2c ra v（式中 为绕轴转动角速度（右手定则确定其矢量方向），rv 为径向速度。质点所受的科里奥利力 Fc为：c= 2c rF a m m v（ U 型单直管科氏流量计测量原理如图 2-1 中 b 所示，将两根平行直管的尾端进行连接，空管管道的简谐主振动，流体从一侧流入另一侧流出，由于科氏力做功，前后半段之间差（流出侧超前，流入侧滞后）。单 U 型流量计如图 2-2 所示，测量管道，待测液体从左侧流入，右侧流出，激振器位于管道中间 M 点处，对管弦激振力，使得管道绕轴做简谐振动。检测器 S1和 S2对称分布于管道的
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 刘颖;罗宇;杉时夫;陆经纬;;基于流固耦合计算的科里奥利质量流量计计算机辅助设计[J];船舶工程;2013年S1期
2 赵艳明;潘良明;张文志;;垂直上升矩形流道内气液两相流流型图的数值模拟[J];核科学与工程;2012年03期
3 纪爱敏;;科氏质量流量计的有限元建模及灵敏度分析[J];化工自动化及仪表;2006年01期
相关硕士学位论文 前2条
1 刘颖;科里奥利质量流量计动态数值分析及结构优化[D];上海交通大学;2013年
2 朱小倩;科氏流量计两相流测量含气率影响规律及修正方法的研究[D];中国石油大学;2011年
本文编号：2844874
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