渦輪流量傳感器在不同流體條件下測量性能的研究.pdf

1、渦輪流量傳感器是一種速度式流量傳感器，它具有精度高、重復(fù)性好、量程范圍寬、體積小等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、輕工、食品等工業(yè)領(lǐng)域中。由于渦輪流量傳感器應(yīng)用現(xiàn)場條件復(fù)雜，被測流體流動(dòng)情況也不盡相同，因此研究渦輪流量傳感器在不同流體條件下的測量性能，對擴(kuò)大渦輪流量傳感器應(yīng)用領(lǐng)域具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本研究主要內(nèi)容如下： ⑴提出了環(huán)形通道內(nèi)混合流體的虛擬速度剖面指數(shù)，分析了混合流體中氣泡對葉片的阻力影響，建立了渦輪流量傳感器

2、測量泡狀流的數(shù)學(xué)模型，得出虛擬速度剖面指數(shù)隨體積含氣率變化的規(guī)律。通過理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，證明該模型具有較好的預(yù)測精度。 ⑵采用氣液兩相混合模型對渦輪流量傳感器測量體積含氣率低于10％的水平氣液兩相泡狀流進(jìn)行了數(shù)值仿真，根據(jù)流場分析得出的結(jié)論，提出以現(xiàn)有傳感器與改進(jìn)傳感器的儀表系數(shù)遷移量仿真值的對比為判定依據(jù)，對現(xiàn)有傳感器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。實(shí)流實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)傳感器測量氣液兩相流的性能優(yōu)于現(xiàn)有傳感器，從而驗(yàn)證了該改進(jìn)方法的

3、有效性。 ⑶以渦輪流量傳感器量程范圍內(nèi)線性度誤差最小為目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)四個(gè)葉輪特征參數(shù)和傳感器測量單相流的數(shù)學(xué)模型，采用多變量非線性規(guī)劃優(yōu)化算法，提出了降低渦輪流量傳感器線性度誤差的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。以50 mm和25 mm口徑的傳感器為例進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化前、后傳感器實(shí)流實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，驗(yàn)證了該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性。 ⑷分別采用S-A模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和標(biāo)準(zhǔn)k-ω模型

4、五種湍流模型，對渦輪流量傳感器測量單相流進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果顯示使用標(biāo)準(zhǔn)k-ω模型可以更加準(zhǔn)確地反映傳感器內(nèi)部流場，預(yù)測傳感器儀表系數(shù)和特性曲線。 ⑸對3臺具有不同導(dǎo)程葉輪的渦輪流量傳感器，測量體積含氣率低于10％的水平氣液兩相泡狀流的特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。得出了不同含氣率下傳感器的兩相流量特性曲線與儀表系數(shù)遷移量曲線，同時(shí)得出葉輪導(dǎo)程值大小影響著傳感器測量誤差值。對體積含氣率變化影響渦輪流量傳感器特性的物理機(jī)理以及造成傳感器測量