超声气体流量计换能器安装角度对流量测量影响研究
发布时间：2021-11-02 09:20
超声气体流量计是一种非接触式流量计,换能器安装角度的不同会导致同一声道上流速分布不均匀,这是影响超声气体流量计测量准确性的关键因素。为了解决这一问题,提出用计算流体力学（CFD）仿真的方法,分析换能器在DN80管段上,不同安装角度对流场流速分布的影响。研究结果表明,针对DN80管径,当换能器安装角度为50°,流速分布误差最小,此时对流量测量的影响也最小。
【文章来源】：电子测试. 2020,(13)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
建模模型
从图3中可以看出,除去换能器凹槽部分,xy平面上的流速分布几乎都呈对称性,而且无论安装角度是30°和50°,第一声道的大流速区域都要小于第三声道。值得注意的是,换能器凹槽部分的流速分布并不相同;如果凹槽内存在严重的流速波动,同样会对超声波信号的传播产生影响,从而导致流量测量的误差。从图中可以看出安装角度为50°和30°时,第一声道凹槽部分的流速波动明显大于第三声道;而且安装角度为30°的凹槽内产生旋涡的现象更加明显和严重,甚至在第三声道的下游边角也有旋涡的产生。而产生这些现象说明换能器安装角度不同,其凹槽部分的流速波动也不同。为了研究不同换能器安转角度的声道流速分布,在CFD-post软件中,提取了四个流速的声道1,3路径上的100个流速数据。受篇幅限制,下面只给出入口流速为0.1m/s和10m/s流速分布曲线。
图4 入口流速为0.1m/s流速分布曲线图5是不同安装角度的流速相对误差曲线。从图中可以看出安装角度为30°时,流速相对误差最大。而无论在那种流速下,安装角度为50°的流速相对误差最小,其次误差较小的是安装角度40°,这与上一节流速分布曲线的分析是一致的;而且流速越大,流速相对误差越小。但是0.1m/s流速下无论哪个安装角度的相对误差都较大,这也说明了安装角度对流速测量的影响在小流速情况下更加严重。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Selection of the Relevant Turbulence Model in a CFD Simulation of a Flow Disturbed by Hydraulic Elbow——Comparative Analysis of the Simulation with Measurements Results Obtained by the Ultrasonic Flowmeter[J]. PIECHOTA Piotr,SYNOWIEC Piotr,ANDRUSZKIEWICZ Artur,W?DRYCHOWICZ Wies?aw. Journal of Thermal Science. 2018(05)
[2]单声道超声流量计不同声道布置形式的流场适应性[J]. 郑丹丹,张朋勇,张涛,赵丹. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(08)
[3]超声流量测量中换能器对流场扰动机理研究[J]. 郑丹丹,赵丹,张朋勇. 机械工程学报. 2014(04)
[4]超声流量计探头安装位置对测量影响数值仿真研究[J]. 郑丹丹,张朋勇,徐天室. 机械工程学报. 2011(12)
博士论文
[1]多声道超声波气体流量检测技术仿真与实验研究[D]. 唐晓宇.浙江大学 2016
[2]多声道超声波气体流量测量关键技术研究[D]. 李跃忠.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]气体超声波流量计系统数学模型建立与信号处理方法研究[D]. 朱文姣.合肥工业大学 2016
本文编号：3471772
【文章来源】：电子测试. 2020,(13)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
建模模型
从图3中可以看出,除去换能器凹槽部分,xy平面上的流速分布几乎都呈对称性,而且无论安装角度是30°和50°,第一声道的大流速区域都要小于第三声道。值得注意的是,换能器凹槽部分的流速分布并不相同;如果凹槽内存在严重的流速波动,同样会对超声波信号的传播产生影响,从而导致流量测量的误差。从图中可以看出安装角度为50°和30°时,第一声道凹槽部分的流速波动明显大于第三声道;而且安装角度为30°的凹槽内产生旋涡的现象更加明显和严重,甚至在第三声道的下游边角也有旋涡的产生。而产生这些现象说明换能器安装角度不同,其凹槽部分的流速波动也不同。为了研究不同换能器安转角度的声道流速分布,在CFD-post软件中,提取了四个流速的声道1,3路径上的100个流速数据。受篇幅限制,下面只给出入口流速为0.1m/s和10m/s流速分布曲线。
图4 入口流速为0.1m/s流速分布曲线图5是不同安装角度的流速相对误差曲线。从图中可以看出安装角度为30°时,流速相对误差最大。而无论在那种流速下,安装角度为50°的流速相对误差最小,其次误差较小的是安装角度40°,这与上一节流速分布曲线的分析是一致的;而且流速越大,流速相对误差越小。但是0.1m/s流速下无论哪个安装角度的相对误差都较大,这也说明了安装角度对流速测量的影响在小流速情况下更加严重。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Selection of the Relevant Turbulence Model in a CFD Simulation of a Flow Disturbed by Hydraulic Elbow——Comparative Analysis of the Simulation with Measurements Results Obtained by the Ultrasonic Flowmeter[J]. PIECHOTA Piotr,SYNOWIEC Piotr,ANDRUSZKIEWICZ Artur,W?DRYCHOWICZ Wies?aw. Journal of Thermal Science. 2018(05)
[2]单声道超声流量计不同声道布置形式的流场适应性[J]. 郑丹丹,张朋勇,张涛,赵丹. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(08)
[3]超声流量测量中换能器对流场扰动机理研究[J]. 郑丹丹,赵丹,张朋勇. 机械工程学报. 2014(04)
[4]超声流量计探头安装位置对测量影响数值仿真研究[J]. 郑丹丹,张朋勇,徐天室. 机械工程学报. 2011(12)
博士论文
[1]多声道超声波气体流量检测技术仿真与实验研究[D]. 唐晓宇.浙江大学 2016
[2]多声道超声波气体流量测量关键技术研究[D]. 李跃忠.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]气体超声波流量计系统数学模型建立与信号处理方法研究[D]. 朱文姣.合肥工业大学 2016
本文编号：3471772
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3471772.html
