小口径异形管路涡街流量传感器安装环境及压力损失研究
发布时间：2021-02-19 12:35
涡街流量计是基于卡门涡街原理实现测量的仪器仪表,由于其结构简单、维护方便、适用范围广等优点,被广泛应用于石油、化工、电力等行业领域。传统结构的圆形截面涡街流量计在小口径管道的条件下,难以达到测量要求。而异形截面的涡街流量计由于其自身结构的特性使得其在小口径管道的条件下也能取得良好的测量性能。本课题基于日本SMC公司提供的PF3W系列涡街流量计,运用仿真和实验的方法从压力损失、安装环境、相似性方面进行了研究。具体工作有:1、压力损失仿真分析。通过对PF3W系列管路在各过渡段角度下的管道总压损进行仿真分析,确定使得管路总压损最小时的过渡段角度值为40度左右。2、安装环境仿真分析。把过渡段角度设为40度,对不同异形直管段长度的情形进行了仿真分析,根据斯特劳哈尔数的稳定与否,确定了PF3W系列涡街流量计至少应保有的异形直管段长度区间。3、实流实验验证。针对以上仿真分析结果,设计实验管路进行实流实验。仿真分析结果得到了实验数据的验证。4、相似性分析。通过仿真分析给出了小口径异型管路涡街流量计几何相似准则:一,前后管路截面积比值相同;二,异形直管段截面的R/L值相同。然后通过分析涡街流量计测量上下...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卡门涡街形成原理
第2章CFD数值仿真17准k-ε模型中高雷诺数的模型，RNG模型对低雷诺数的情形也能很好地进行描述，给出了流动粘性的解析公式。因此，RNGk-ε模型相比标准k-ε模型，在强流线弯曲、漩涡和旋转等流场模拟方面具有更高的计算精度和可信度。因此，本课题采用基于湍流时均的连续性方程的RNGk-ε模型进行数值仿真计算。2.2PF3W系列管路介绍本课题是在PF3W系列涡街流量计发生体尺寸优化，管路截面形状优化的基础上开展的，因此仿真模型为小口径异形管路。2.2.1管路参数本课题是基于PF3W系列涡街流量计开展的。PF3W系列数字涡街流量计是日本SMC公司研制的用于小口径类椭圆形管路的新型流量计，属于应力式涡街流量计，主要用于单相液态流体的测量。根据测量口径和量程的不同，PF3W系列数字涡街流量计主要分为三个型号：PF3W704，PF3W720和PF3W740。三种类型的数字涡街流量计量程比均为8:1，覆盖了从0.5L/min到40L/min的量程范围。表2-1是三种流量计的量程范围，单位：L/min。表2-1PF3W系列涡街流量计量程范围性能参数PF3W704PF3W720PF3W740流量范围0.5-4L/min3-16L/min5-40L/minPF3W系列涡街流量计的横截面并不是标准的圆形，而是小口径平椭圆。图2-1所示为PF3W系列的涡街流量计的管路形状，图2-2所示为发生体示意图。图2-1PF3W系列涡街流量计管路截面图图2-2发生体形状图RXY
第2章CFD数值仿真19图2-3管径突然变化流线图图2-4过渡段角度图2-5不同β角度的模型示意因管道全长会影响压力损失，因此固定管道全长，调整过渡段角度，建立相应的仿真模型如图2-5所示，考察不同角度下的管路压损。2.2.3管路模型本课题组之前的研究是过渡段上游带有弯头的模型，通过仿真加实验的方法研究了弯头和过渡段角度为70度的过渡段对流体的影响，并得出了流体流过弯头和过渡段之后需要一定的距离才能使流体状态稳定的结论。仿真模型如图2-6所示，弯头半径为1.5D，弯头角度为90度，弯头上游圆管长度为10D。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压电风扇激励下柱鳍热沉传热实验[J]. 李鑫郡,张靖周,谭晓茗. 工程热物理学报. 2018(01)
[2]气体罗茨流量计压力损失的数值模拟[J]. 张国玉,苏中地,林景殿. 真空科学与技术学报. 2017(05)
[3]外夹式超声流量计安装管径与仪表系数的关系研究[J]. 雷镇嘉,刘敦利. 计量技术. 2017(03)
[4]基于互相关分析的低雷诺数涡街流量计设计[J]. 舒张平,徐科军,邵春莉. 电子测量与仪器学报. 2016(12)
[5]相似雷诺数法在滑溜水压裂管柱摩阻测试中的应用[J]. 张锋三,沈一丁,任婷,王磊,马国艳. 科学技术与工程. 2016(25)
[6]气体涡轮流量计流道压力损失的数值模拟[J]. 陈铄,苏中地,林景殿. 中国计量学院学报. 2015(02)
[7]涡街流量传感器与配管同轴度对流量测量影响的实验研究[J]. 杜卫民. 江苏现代计量. 2015(03)
[8]双锥流量计压力损失实验研究[J]. 张凌峰,刘铁军,谢代梁,许鹏. 中国计量学院学报. 2014(02)
[9]涡街流量计雷诺数相似原理的验证分析[J]. 高润冬,刘辰魁,李少领,王娟. 煤炭与化工. 2013(11)
[10]大小头管内流场数值模拟[J]. 刘俊,陈彰兵,李朝阳. 节能技术. 2013(03)
博士论文
[1]基于差压原理的涡街质量流量测量方法研究[D]. 黄咏梅.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于MSP430的低功耗数字涡街流量计研究[D]. 王斌.天津大学 2009
[2]气体涡街流量计和涡轮流量计仪表系数实验研究[D]. 杨彤.天津大学 2008
本文编号：3041127
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卡门涡街形成原理
第2章CFD数值仿真17准k-ε模型中高雷诺数的模型，RNG模型对低雷诺数的情形也能很好地进行描述，给出了流动粘性的解析公式。因此，RNGk-ε模型相比标准k-ε模型，在强流线弯曲、漩涡和旋转等流场模拟方面具有更高的计算精度和可信度。因此，本课题采用基于湍流时均的连续性方程的RNGk-ε模型进行数值仿真计算。2.2PF3W系列管路介绍本课题是在PF3W系列涡街流量计发生体尺寸优化，管路截面形状优化的基础上开展的，因此仿真模型为小口径异形管路。2.2.1管路参数本课题是基于PF3W系列涡街流量计开展的。PF3W系列数字涡街流量计是日本SMC公司研制的用于小口径类椭圆形管路的新型流量计，属于应力式涡街流量计，主要用于单相液态流体的测量。根据测量口径和量程的不同，PF3W系列数字涡街流量计主要分为三个型号：PF3W704，PF3W720和PF3W740。三种类型的数字涡街流量计量程比均为8:1，覆盖了从0.5L/min到40L/min的量程范围。表2-1是三种流量计的量程范围，单位：L/min。表2-1PF3W系列涡街流量计量程范围性能参数PF3W704PF3W720PF3W740流量范围0.5-4L/min3-16L/min5-40L/minPF3W系列涡街流量计的横截面并不是标准的圆形，而是小口径平椭圆。图2-1所示为PF3W系列的涡街流量计的管路形状，图2-2所示为发生体示意图。图2-1PF3W系列涡街流量计管路截面图图2-2发生体形状图RXY
第2章CFD数值仿真19图2-3管径突然变化流线图图2-4过渡段角度图2-5不同β角度的模型示意因管道全长会影响压力损失，因此固定管道全长，调整过渡段角度，建立相应的仿真模型如图2-5所示，考察不同角度下的管路压损。2.2.3管路模型本课题组之前的研究是过渡段上游带有弯头的模型，通过仿真加实验的方法研究了弯头和过渡段角度为70度的过渡段对流体的影响，并得出了流体流过弯头和过渡段之后需要一定的距离才能使流体状态稳定的结论。仿真模型如图2-6所示，弯头半径为1.5D，弯头角度为90度，弯头上游圆管长度为10D。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压电风扇激励下柱鳍热沉传热实验[J]. 李鑫郡,张靖周,谭晓茗. 工程热物理学报. 2018(01)
[2]气体罗茨流量计压力损失的数值模拟[J]. 张国玉,苏中地,林景殿. 真空科学与技术学报. 2017(05)
[3]外夹式超声流量计安装管径与仪表系数的关系研究[J]. 雷镇嘉,刘敦利. 计量技术. 2017(03)
[4]基于互相关分析的低雷诺数涡街流量计设计[J]. 舒张平,徐科军,邵春莉. 电子测量与仪器学报. 2016(12)
[5]相似雷诺数法在滑溜水压裂管柱摩阻测试中的应用[J]. 张锋三,沈一丁,任婷,王磊,马国艳. 科学技术与工程. 2016(25)
[6]气体涡轮流量计流道压力损失的数值模拟[J]. 陈铄,苏中地,林景殿. 中国计量学院学报. 2015(02)
[7]涡街流量传感器与配管同轴度对流量测量影响的实验研究[J]. 杜卫民. 江苏现代计量. 2015(03)
[8]双锥流量计压力损失实验研究[J]. 张凌峰,刘铁军,谢代梁,许鹏. 中国计量学院学报. 2014(02)
[9]涡街流量计雷诺数相似原理的验证分析[J]. 高润冬,刘辰魁,李少领,王娟. 煤炭与化工. 2013(11)
[10]大小头管内流场数值模拟[J]. 刘俊,陈彰兵,李朝阳. 节能技术. 2013(03)
博士论文
[1]基于差压原理的涡街质量流量测量方法研究[D]. 黄咏梅.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于MSP430的低功耗数字涡街流量计研究[D]. 王斌.天津大学 2009
[2]气体涡街流量计和涡轮流量计仪表系数实验研究[D]. 杨彤.天津大学 2008
本文编号：3041127
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