超聲波熱量表內(nèi)水流特性的數(shù)值模擬及研究.pdf

1、隨著我國(guó)供熱體制的全面改革，按熱計(jì)量收費(fèi)方式被廣泛推行，這促使熱量表行業(yè)得到迅速發(fā)展。超聲波熱量表以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)著相當(dāng)一部分的市場(chǎng)份額。但由于我國(guó)現(xiàn)有的超聲波熱量表技術(shù)水平有限，與國(guó)外同類產(chǎn)品還存有一定的差距，因此迫切需要對(duì)超聲波熱量表進(jìn)行深入研究。CFD技術(shù)在工程流體領(lǐng)域方面廣受應(yīng)用，如何將數(shù)值模擬方法融入到超聲波熱量表基表內(nèi)的水流特性分析中，對(duì)超聲波熱量表的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。
　　本文首先論述CFD技術(shù)的基本

2、原理及工作過(guò)程，介紹常用的CFD商用軟件，分析數(shù)值模擬方法及建模過(guò)程，對(duì)自行設(shè)計(jì)的一款超聲波熱量表基表進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)流場(chǎng)圖譜探討基表內(nèi)復(fù)雜的水體流動(dòng)狀態(tài)。其次，以此為基礎(chǔ)建立水流特性影響因素模擬試驗(yàn)，分別對(duì)反射裝置直徑(d)、超聲波換能器露出高度(H)、縮管直徑(D)及兩反射裝置在中心軸線上的距離（L）等因素進(jìn)行參數(shù)改變時(shí)，通過(guò)模擬所得的K系數(shù)分布規(guī)律及K系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差的情況，研究各因素對(duì)基表內(nèi)水流特性的影響。反射裝置直徑適當(dāng)減小能改善

3、流場(chǎng)品質(zhì)，但尺寸過(guò)小又不利于超聲波信號(hào)的反射傳輸。超聲波換能器露出高度較小時(shí)在入口反射裝置反射面處會(huì)形成較大的漩渦范圍，而較大則于出口反射裝置頂端出現(xiàn)同樣的影響狀況。適當(dāng)縮小縮管直徑對(duì)流場(chǎng)有整流作用，過(guò)小則出口反射裝置頂端的漩渦范圍增大，同時(shí)也不利于超聲波信號(hào)的完整傳輸。增大反射裝置軸向距離，可有效消除因反射裝置擾動(dòng)而產(chǎn)生的漩渦，但其選取狀況受生產(chǎn)成本及其他影響因素所制約。綜合所得，d=14mm、H=12.4mm、D=14mm和L=84

4、mm為各影響因素的較優(yōu)值。
　　基于上述的研究，初步擬定一款較優(yōu)產(chǎn)品進(jìn)行試生產(chǎn)，并與現(xiàn)有主流產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)值模擬比對(duì)。同時(shí)建立檢定實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)際綜合性能分析，驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明所選較優(yōu)產(chǎn)品測(cè)量精度較高，適用于后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化研究。在其基礎(chǔ)上，本文最后通過(guò)改變基表縮管的形狀尺寸和采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，對(duì)內(nèi)管超聲波信號(hào)的傳輸規(guī)律情況進(jìn)行深入探究。結(jié)果顯示，大縮管直徑、縮管中加入內(nèi)螺紋和采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，都有利于提高測(cè)量精度。