气体超声波流量计非理想流场分析与补偿方法

发布时间：2017-05-08 11:09

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【摘要】：在天然气计量领域,气体超声波流量计相较于传统的流量计(孔板、涡街、涡轮等)以其宽量程比、高可靠性、高计量精度、低压力损失以及无机械活动部件等优点广泛应用于西气东输管网、城市门站以及燃气储配站等天然气贸易计量场合。于此同时,国内的气体超声波流量计市场长期被外资企业所垄断。这些天然气仪表价格昂贵,而且能源行业是关系国计民生的重要行业,因此自主研发其核心设备实乃必须,具有极其重要的战略意义。气体超声波流量计的研发难点主要集中在信号检测与处理、基本元器件的研制以及流场分析与补偿方法三方面。本论文的研究内容主要是流场分析与补偿方法。本文首先针对典型非理想流场进行数值仿真,进而设计出针对DN100管径的声道布局。在分析了大量的仿真结果后,提出了提高表体计量精度的方法,即分别从计算模型的优化以及对流场的优化两方面来进行考虑,其主要内容如下：1.典型非理想流场的数值仿真与测量分析。本文首先根据国内外的检定标准确定了重点针对空间三维双弯管模型开展研究。以设计流场适应性强的表体为目的,结合低功耗要求以及换能器实际尺寸带来的安装要求等限制条件,设计出针对DN100管径的弦向声道与径向声道共存的四声道布局。2.修正系数线性拟合法的设计与实验验证。本文对空间三维双弯管模型进行数值仿真,在分析不同速度以及距双弯管出口不同位置处的声道线的速度信息,发现弦径比与修正系数的值存在线性拟合关系。以此为基础,提出修正系数的线性拟合法,并将该方法应用到数值仿真以及现场试验中进行验证。3.整流器的设计与实验验证。为了提高表体的计量精度,除了改进计算模型之外,本文还通过使用整流器的方法来改进测量表体前端的流场环境。整流器的选用,使得流体域通过计量表体的流场较为平稳。本文自主研发了新型的整流器,并建立三维模型在ANSYS中进行仿真验证,此外,自制了整流器实物,将其应用到现场实验中,来判断其是否符合使用要求。
【关键词】：气体超声波流量计 流场补偿 ANSYS分析 修正系数 整流器
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814.92
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-34
• 1.1 引言10-13
• 1.1.1 气体超声波流量计的基本测量原理10-12
• 1.1.2 气体超声波流量计的文献综述12-13
• 1.2 气体超声波流量计流场分析与补偿方法概述13-21
• 1.2.1 管道流量系数计算方法概述15-19
• 1.2.2 整流器概述19-21
• 1.3 课题的研究背景与意义21-23
• 1.4 国内外研究现状23-31
• 1.4.1 权重系数计算方法现状25-27
• 1.4.2 修正系数计算方法现状27-28
• 1.4.3 整流器发展现状28-31
• 1.5 本课题的主要内容与创新点31-34
• 2 典型非理想流场的数值仿真与测量分析34-52
• 2.1 典型非理想流场的仿真执行与数据处理34-44
• 2.1.1 仿真模型的选用35-37
• 2.1.2 三维模型的建立37-38
• 2.1.3 计算网格分析38-41
• 2.1.4 仿真执行与后处理41-44
• 2.2 超声波流量计的声道设计44-51
• 2.2.1 气体超声波流量计声道原理分析44-48
• 2.2.2 声道布置具体设计48-51
• 2.3 本章小节51-52
• 3 修正系数线性拟合法的设计与实验验证52-66
• 3.1 修正系数的线性拟合法概述52-54
• 3.2 修正系数线性拟合法的仿真分析及验证54-61
• 3.3 修正系数线性拟合法的现场试验验证61-65
• 3.4 本章小节65-66
• 4 整流器的设计及实验验证66-82
• 4.1 整流器的研发与设计66-68
• 4.2 整流器的数值仿真与分析68-77
• 4.2.1 整流器的数值仿真68-73
• 4.2.2 整流器的仿真的结果分析73-77
• 4.3 整流器的实验验证分析77-80
• 4.4 本章小节80-82
• 5 总结与展望82-84
• 5.1 论文总结82-83
• 5.2 论文展望83-84
• 参考文献84-88
• 作者简历88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李芳;李艾华;吴朝军;;神经网络改进算法在超声波流量测量中的应用[J];计算机测量与控制;2008年02期

2 刘加永;邵高平;沈延;刘勇;;基于瞬态特征的阵列声波换能器组性能匹配的算法[J];计算机工程与设计;2008年14期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 桂永芳;相关法超声波流量计二次仪表的研究[D];浙江大学;2004年

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本文编号：351008