超声流量计探头安装位置对测量影响数值仿真研究

超声流量计非实流标定方法中一个尚待解决的问题是超声探头安装位置对流量测量的影响,该问题始终制约着超声流量计非实流标定技术的发展.为解决这一难题,提出利用计算流体动力学数值仿真来研究这一问题的方法.基于实流试验获得超声流量计探头位置对其测量结果的定量影响,并将其作为数值仿真依据,探索仿真模型建立方法;在验证数值仿真方法的基础上对超声探头的两个典型安装位置--全伸和全缩进行研究;通过分析流场流动机理、各声道速度分布以及探头处的流场变化,最终获得探头安装位置对流量测量的影响规律以及产生的测量误差.两个安装位置相比,探头全伸比全缩测量效果更好,即推荐探头全伸为超声流量计探头最佳安装位置.     

超声波气体流量计检测精度影响因素分析

在天然气的管道运输过程中,提高气体流量测量的精度是提高运输效率、避免安全事故发生的关键技术。利用流体力学仿真（CFD）方法建立组合双弯管及变径管道模型,定量计算修正系数,对双声道超声波流量计结构和安装位置对于管道内气体速度场的影响进行研究。通过仿真得出超声波流量计的最优声道位置,并结合实验验证了仿真结果的可信性。模拟结果表明,双弯管和变径管与超声波流量计的安装位置至少为10D才能保证流体充分流动;通过修正系数随雷诺数的变化情况得出双声道超声波流量计的最优声道位置为距管道截面中心0.25D处。研究结论对于不同性质气体的流量检测同样适用,为工业中气体运输检测精度的提高以及超声波流量计的优化提供了依据。     

探头扰流对多声道超声波流量计测量结果影响研究

为了研究探头扰流对高精度多声道超声流量计测量结果影响的机理，基于计算流体力学数值仿真技术对超声波流量计内部三维流场进行仿真，并对探头附近流场进行分析。提出了一种用8个面的平均速度替代声道位置平均速度的数据提取方法，适用于扰流对测量结果影响的定量分析。对比未带扰流和带有扰流的仿真模型，结果表明：探头处的扰流对积分结果带来的最大误差为0.60%。用K系数修正消除系统误差后，得到因探头扰流引起的最大积分误差为0.16%。     

多声道超声流量计在弯管段安装的适应性研究

针对在不具备直管段安装条件时,如何合理地选取多声道超声流量计的声道数量、测量断面及安装角度,本文从数学建模、误差分析、数值计算仿真与试验分析等方面,对DN400多声道超声流量计在弯管中的适应性进行了综合研究.利用高斯-雅克比数值积分法,给出了试验数据处理与数值仿真的数学模型,并分析了模型误差及横流的影响,提出利用双断面测量可减小横流的影响,并在数值仿真和试验中得到了验证.通过对声道数量、测量断面、安装角度进行数值仿真和试验表明,安装角度对低流速测量影响显著,最佳安装角应为0°;高流速测量应选用双断面,可根据测量精度的要求选用8声道或18声道.仿真结果与试验结果得到了很好的吻合,为进一步指导试验奠定了理论基础.     

单弯管下游超声流量计的安装和测量性能研究

对大管径多声道超声流量计在单弯管下游流场中的安装和测量性能进行了数值仿真研究,分析了超声流量计在0.1 m、1 m和10 m口径下不同流速、声道数、旋转角以及前直管段长度时测量误差的变化规律。仿真结果表明,交叉声道布置形式对弯管产生的二次流所引入的横向测量误差有很好地抑制作用;对于大口径弯管下游流量测量,采用交叉4声道且将超声流量计安装在弯管下游5D位置可以获得1%的精度,且随着声道数的增多测量误差有减小的趋势;相同雷诺数时的测量误差基本相同。研究结果可为大管径多声道超声流量计的实际安装和使用提供一定的参考。     

天然气管道超声流量计计量方法研究

气体超声流量计是一种依据超声波在速度分布均匀的气体流场中,进行顺逆流传播时间差流量值计算的方法。由于其具有低压损、高精度和宽量程的优势,被广泛应用于天然气贸易计量场合。但是,在使用超声流量计计算流量时,由于扰流元件、管壁粗糙度等因素导致气体流速不均匀,产生计算误差。根据西气东输管道数据,选择DN500和DN1000这2种管径的管道作为研究对象,根据超声流量计测量处前后管段的流场,分析了单声道单弯头和单声道异面双弯头在不同直径、位置和流量等工况条件下,对超声流量计计量误差的影响,为准确计量天然气大管径超声流量计提供参考。     

基于神经网络的多声道超声气体流量计研究

在以弦向声道布置的多声道超声气体流量计原理的基础上,采用Gauss-Legendre数值积分和线性神经网络相结合的方法完成自适应调整权系数的多声道超声气体流量计建模。在建模过程中,根据Legendre正交多项式的节点值,计算多声道超声换能器的位置分布值,再按照Widrow-Hoff学习规则,由leanrwh函数求解出各声道的层流流速和权系数值表,最后根据实时测量出的层流流速,通过插值算法自适应匹配一组最佳的权系数值,计算出流速和流量值。并以4声道交叉布置方式的超声气体流量计为例,进行测量误差仿真实验和物理实验,误差均能满足实际测量要求。     

利用修正板实现光栅刻划机刀架等速运动

利用曲线修正板对曲柄滑块机构运动速度进行补偿,实现了光栅刻划机刀架的等速运动.建立了运动机构的数学模型,推导了等速修正板曲线参数方程.并且针对该机构,分析了由于安装误差所引起的等速误差,通过模拟计算得出了误差曲线.分析发现,修正板初始安装位置水平方向误差在1 mm内,得到的等速误差在2％以内,初始安装位置竖直方向误差只改变刀架初始位置,不影响等速精度.     

含内套管的弯管流量测量装置特性研究

为对一种含内套管的弯管流量测量装置的特性进行研究,采用数值建模的计算方式,对内套管在不同安装位置下的流动状态进行数值分析,结果表明流道发生一定变化未对流量系数可靠性产生影响;运用涡轮流量计标定试验对其流动阻力与流量系数进行研究,得出了不同流量下的流量系数,并由此得出该弯管的流量系数经验公式。结论表明该特殊弯管流量测量装置性能稳定,流量系数误差小,可以满足多数工业现场流量测量要求。     

基于CFD的超声波流量计最优声道位置研究

时差法超声波流量计圆形管道内不同声道位置上流体平均流速与管道截面平均流速的关系已被广泛研究,但是对于非圆形测量管体尚缺乏相应报道.本文针对某种方形管道,采用计算流体动力学(CFD)方法获得管道内的流场分布,进而通过数值计算得到时差法超声波流量计不同声道上K系数(即超声波传播路径上流体平均流速与管道截面流体平均流速之比)随雷诺数的变化关系,并选取K系数随雷诺数变化最小的声道作为最优声道,研究结果有利于简化流量补偿计算.