气体罗茨流量计的优化设计

发布时间：2017-09-25 11:30

  本文关键词：气体罗茨流量计的优化设计

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【摘要】：气体罗茨流量计计量精确度不受压力和流量变化的影响,性能稳定,寿命长,广泛应用于餐饮、宾馆和其它行业的燃气商品结算,输配管网燃气计量,燃气调压站计量,工业和民用锅炉等燃气计量同时也可用作标准流量计。随着气体罗茨流量计的广泛应用,需对其进行系统的研究。本文主要对气体罗茨转子的型线进行分析改进。采用计算流体力学方法结合实验和理论对CNiM-RM系列RM-50G65气体罗茨流量计进行研究,根据数值模拟得到流量计内部流场的分布情况,对流量计的误差特性和压损特性进行分析。主要的研究工作及结果如下:(1)罗茨转子传统型线的分析。在对传统转子型线分析的基础上,对转子型线进行改进并得到一种性能较好的罗茨转子型线。借助Solidworks,C语言等和其它工具对新型转子型线进行性能分析。并与传统的罗茨转子型线的分析结果进行比较,证明其优越性。(2)气体罗茨流量计内部流动动态数值模拟的实现。根据转子实际工作过程中转速和流量的关系,通过Fluent用户自定函数(UDF)接口,编写转子在实际工作过程中运转的C语言程序,对罗茨流量计进行动态模拟。(3)气体罗茨流量的误差特性的研究。根据气体罗茨流量计的工作原理,得到转速和流量的理论值,采用数值模拟的方法,得到不同转速下的流量计的计量流量。将得到的数值模拟结果与理论值进行对比。一定程度上验证了本研究数值模拟的正确性,为开展后续实验提供了基础。(4)气体罗茨流量计压损特性的研究,对气体罗茨流量计进行不同流量值的数值模拟,得到流量计内部速度分布的速度分布和压力分布等数据,即得到流速和转速的函数关系。对流体的压力损失进行实验,将实验所得的压损值和数值模拟得到的压损值进行比较。
【关键词】：气体罗茨流量计 转子型线 压力损失 数值模拟
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH814
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 绪论15-20
• 1.1 课题研究背景及意义15
• 1.2 气体罗茨流量计的发展及研究现状15-18
• 1.2.1 发展历史15-16
• 1.2.2 国内外研究现状16-18
• 1.3 本文研究内容及创新点18-20
• 1.3.1 研究内容18-19
• 1.3.2 论文主要创新点19-20
• 2 数值模拟的理论模型20-25
• 2.1 计算流体力学介绍20-21
• 2.1.1 计算流体力学求解方法20-21
• 2.1.2 计算流体力学求解过程21
• 2.2 流体运动基本方程21-23
• 2.2.1 质量守恒方程22
• 2.2.2 动量守恒方程22-23
• 2.2.3 能量守恒方程23
• 2.3 UDF及动网格理论23-25
• 2.3.1 UDF宏23-24
• 2.3.2 动网格技术24-25
• 3 气体罗茨流量计的概述25-29
• 3.1 气体罗茨流量计的结构及工作原理25-27
• 3.1.1 气体罗茨流量计的结构25-26
• 3.1.2 气体罗茨流量计的工作原理26-27
• 3.2 气体罗茨流量计的性能分析27-29
• 3.2.1 气体罗茨流量计的误差特性27
• 3.2.2 气体罗茨流量计的压损特性27-29
• 4 气体罗茨流量计转子型线的优化设计29-61
• 4.1 传统型线30-49
• 4.1.1 圆弧型30-40
• 4.1.2 摆线型40-42
• 4.1.3 渐开线型42-49
• 4.2 偏差函数法49-52
• 4.2.1 偏差函数法设计方法50
• 4.2.2 基于偏差函数法的罗茨转子型线设计50-52
• 4.3 新型转子的型线优化设计52-61
• 4.3.1 新型转子型线的数学模型53-57
• 4.3.2 新型转子的性能分析57-58
• 4.3.3 新型转子的参数优化58-61
• 5 气体罗茨流量计的数值模拟61-73
• 5.1 仿真前处理61-66
• 5.1.1 计算几何模型61-63
• 5.1.2 网格划分63-64
• 5.1.3 边界条件及参数设置64-65
• 5.1.4 转子转动的实现65-66
• 5.2 结果与分析66-73
• 5.2.1 一定流量下，罗茨流量计的流场情况分析66-67
• 5.2.2 不同流量下，罗茨流量计的流场情况分析67-70
• 5.2.3 误差分析70-71
• 5.2.4 压损分析71-73
• 6 气体罗茨流量计的实验研究73-79
• 6.1 实验设备73-75
• 6.1.1 钟罩标准装置的结构73-74
• 6.1.2 CY200数字压力传感器74-75
• 6.1.3 钟罩法的工作原理75
• 6.2 罗茨流量计实验设计75-77
• 6.3 实验结果77-79
• 7 总结及展望79-81
• 7.1 全文总结79
• 7.2 研究展望79-81
• 参考文献81-84
• 作者简介84

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本文编号：917040