基于CFD仿真的均速管流量计结构优化设计方法

发布时间：2017-09-20 04:32

  本文关键词：基于CFD仿真的均速管流量计结构优化设计方法

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【摘要】：对中央空调风系统进行风量实时监测,根据风量参数的变化情况及时调整各个设备的运行状态,可以节约大量能源消耗。中央空调系统风量测量要求测量仪表能够实时监测风量,具有较高的测量精度,安装和使用方便,使用过程带来的压损低,并且价格便宜；现有的仪器仪表难以满足中央空调风系统风量测量对测量仪表的诸多要求。均速管流量计具有结构简单、价格便宜、安装使用方便、使用时压损低的特点,适用于中央空调风系统风量测量。但是受其工作原理和结构的限制,均速管流量计仍然存在一定问题,需要进一步结合中央空调风系统的特点对其进行结构优化改进。出于对均速管流量计优化改进的需要,本文首先分析了均速管流量计的工作原理,指出其与毕托管流量计工作原理的区别,并结合流线图分析了各种截面形状的均速管流量计的特点。然后,为了分析均速管横截面当量直径De、静压孔角度θ和风管平均流速v这三个因素对均速管流量系数的影响,本文根据正交试验理论设计了CFD数值仿真试验。数值仿真时,分别采用Standard k-ε、Standard k-ε、LES这三种湍流模型进行计算,将计算结果与实流试验结果进行对比,发现采用LES模型的计算结果与实际比较相近。之后,根据之前研究的结论和中央空调风系统风量测量的实际情况,提出了截面形状为五边形均速管的轮廓,在设计优化过程中,利用CFD数值仿真的手段,分别对迎流角的角度、迎流边的形状、背流边的形状和长度以及取压口的大小和形状进行了研究。最后,搭建均速管风量测试试验平台,对优化后的五边形均速管的实际测试性能进行研究,发现其在低流速下,流量系数依然能保持较高的稳定性。
【关键词】：均速管 数值模拟 流量系数 风量测量 试验
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 课题的来源10
• 1.2 课题的研究背景和意义10-13
• 1.3 均速管流量计国内外研究现状13-19
• 1.3.1 均速管流量计的特点与应用13-14
• 1.3.2 均速管流量计断面结构研究进展14-16
• 1.3.3 均速管取压孔的研究进展16-17
• 1.3.4 均速管流量计CFD仿真研究进展17-19
• 1.4 均速管流量计开发中存在的问题19
• 1.5 主要研究内容与研究思路19-21
• 2 均速管流量计设计要求理论分析21-33
• 2.1 均速管流量计测速数学模型的建立21-26
• 2.1.1 毕托管测速原理及测速要求21-22
• 2.1.2 均速管流量计流量计算方法22-24
• 2.1.3 均速管流量计流量系数数学模型的建立24-26
• 2.2 静压孔角度对流量系数影响试验26-28
• 2.2.1 试验工况简介26-27
• 2.2.2 试验结果分析27-28
• 2.3 五种常见截面形状均速管流场分析28-32
• 2.3.1 流场分析数值仿真方法简介28-29
• 2.3.2 五种截面形状均速管流场分析29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 均速管流量计关键设计参数的模拟分析33-47
• 3.1 均速管流量计CFD仿真模型与方法33-37
• 3.1.1 均速管流量计数值仿真几何模型33
• 3.1.2 均速管流量计数值仿真模型简介33-35
• 3.1.3 均速管流量计CFD仿真方法概述35-37
• 3.2 均速管流量计CFD仿真正交试验设计37-39
• 3.2.1 均速管流量计流量系数影响因素分析37-38
• 3.2.2 流量系数影响因素正交试验设计38-39
• 3.3 均速管流量系数数值仿真结果分析39-46
• 3.3.1 仿真计算结果39-40
• 3.3.2 计算结果的极差分析方法简介40-43
• 3.3.3 主效应因素对流量系数的影响分析43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 五边形均速管的提出与结构优化设计47-66
• 4.1 五边形均速管流量计的提出与CFD仿真47-50
• 4.1.1 设计原理47
• 4.1.2 五边形均速管流量计基本结构47-49
• 4.1.3 五边形均速管流量计CFD仿真方法49-50
• 4.2 迎流角对流量系数的影响结果分析50-52
• 4.2.1 迎流角对流量系数的影响工况设置50-51
• 4.2.2 计算结果分析51-52
• 4.3 迎流边弯曲度对流量系数的影响结果分析52-54
• 4.3.1 弯曲度对流量系数的影响工况设置52-54
• 4.3.2 计算结果分析54
• 4.4 背流边对流量系数的影响结果分析54-59
• 4.4.1 背流边形状对流量系数的影响54-57
• 4.4.2 背流边长度对流量系数的影响57-59
• 4.5 取压孔形状对流量系数的影响结果分析59-65
• 4.5.1 取压孔大小对流量系数的影响60-64
• 4.5.2 取压口的形状对流量系数的影响64-65
• 4.6 本章小结65-66
• 5 五边形均速管流量计风量测试性能试验66-81
• 5.1 风量测量性能试验平台的建设66-72
• 5.1.1 试验台主体结构66-67
• 5.1.2 压差的测量67-68
• 5.1.3 空气密度、温湿度的测量68-69
• 5.1.4 大气压力的测量69
• 5.1.5 流量标准装置69-72
• 5.2 风量测量性能试验结果分析72-76
• 5.2.1 实验结果分析方法72-73
• 5.2.2 试验结果与仿真结果的对比分析73-76
• 5.3 五边形均速管流量计与其它流量计性能对比76-80
• 5.3.1 对比均速管流量计形式76-77
• 5.3.2 流量测量性能对比77-80
• 5.4 本章小结80-81
• 结论与展望81-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况88
• 攻读硕士学位期间申请专利情况88-89
• 致谢89-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：885946