基于管道外特性的固相流量測(cè)量方法研究.pdf

1、流固兩相流廣泛存在于國民生產(chǎn)的各個(gè)部門，其流量等參數(shù)測(cè)量技術(shù)在很多情況下已成為兩相流研究發(fā)展的一個(gè)制約性因素，研究?jī)上嗔鲄?shù)測(cè)量方法具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文在進(jìn)行廣泛調(diào)研工作的基礎(chǔ)上，依據(jù)外特性，設(shè)計(jì)出一種新型的測(cè)量流固兩相流中固相流量等相關(guān)參數(shù)的方法。通過搭建試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)多種混合介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)研究，并對(duì)管道內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化。所做的主要工作以及取得的成果如下：
　　 1、簡(jiǎn)要介紹流固兩相流流量等參

2、數(shù)測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，闡述流固兩相流動(dòng)理論，并對(duì)管道內(nèi)部流動(dòng)的阻力規(guī)律進(jìn)行了分析。
　　 2、分別以連續(xù)稱重原理和動(dòng)量定理為依據(jù)，設(shè)計(jì)并搭建了直管測(cè)量裝置、彎管兩相流參數(shù)測(cè)量?jī)x試驗(yàn)臺(tái)，并對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)研究。這種實(shí)驗(yàn)方案可以把研究流場(chǎng)內(nèi)部的復(fù)雜流動(dòng)轉(zhuǎn)化成分析流體與外部的相互作用，從而簡(jiǎn)化了分析的難度，實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量?jī)上嗔髦泄滔嗝芏?、流量等參?shù)的目的。
　　 3、彎管測(cè)量試驗(yàn)中，首先使用90°彎管進(jìn)行研究，使用的流體介質(zhì)主

3、要包括鹽水溶液、高嶺土漿體以及泥沙混合液。測(cè)量結(jié)果可以看出，試驗(yàn)裝置在短時(shí)間測(cè)量時(shí)，對(duì)混合均勻度較好的兩相流體可以達(dá)到很到的測(cè)量精度。長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量時(shí)，隨著混合流體溫度的升高，系統(tǒng)測(cè)量的密度值逐漸減小。在重點(diǎn)研究了90°彎管的性質(zhì)后，又分別選用了60°彎管、120°彎管和U型管進(jìn)行兩相流中固相濃度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)比可以看出，彎頭的阻力系數(shù)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的誤差會(huì)產(chǎn)生一定的影響。
　　 4、為調(diào)節(jié)管路中流體的流量，試驗(yàn)選用變頻電機(jī)，因此可

4、以在不同流速條件下測(cè)量混合流體中固相密度，使試驗(yàn)裝置可以在多種工況下運(yùn)行，增加了該裝置適用性。
　　 5、本文使用Fluent軟件，采用歐拉(Euler)模型以及標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型的湍流模型對(duì)彎管系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬。通過分析其內(nèi)部流場(chǎng)，可以看出彎頭拐角處容易造成能量損失，其損失主要來自于內(nèi)壁渦流區(qū)和二次流；這將對(duì)彎管試驗(yàn)裝置的測(cè)量精度造成影響；并對(duì)比分析了不同彎頭的內(nèi)部流場(chǎng)，得出阻力系數(shù)越大，對(duì)流體造成的局部阻力越大，測(cè)量誤差越大，這