浅谈基于数值仿真的涡街流量传感器优化

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1、天津大学硕士学位论文基于数值仿真的涡街流量传感器优化姓名：胡岳申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：张涛20070601摘要作为一种速度式流量传感器，涡街流量传感器依据旋涡脱落频率与流速的线性关系工作。涡街流量传感器输出的频率信号与流速成正比，且与流体组分、密度、压力、温度无关。它具有高可靠性、低压力损失、宽量程比、结构简单等优点。涡街流量传感器被广泛应用于管道流量测量。传统涡街流量传感器旋涡发生体几何参数的确定是基于旋涡脱落频率与流速的线性关系。这导致低流速的频率信号不能被具有传统旋涡发生体形状的涡街流量传感器所检测，影响涡街流量传感器在低流速下的应用。由

2、于数字式仪表的大量应用，旋涡脱落频率与流速的线性度不再那么重要。涡街信号的强度是涡街流量传感器在低流速测量应用的关键。优化涡街流量传感器旋涡发生体形状，对涡街流量传感器在低流速下的应用，具有重要意义。本论文主要完成了以下的工作：1．利用计算流体仿真软件FI，I厄NT，运用两种数学模型对涡街流量传感器流场进行仿真计算。仿真结果和水流量及气流量实验结果都表明，Realizablek—f模型是涡街流量传感器流场模拟的最佳模型。垂直轴线速度分量、动态和静态压力信号为仿真特征参数。2．通过改变梯形旋涡发生体尾缘夹角角度、平行部分长度，优化了旋涡发生体形状。得到了在水流量和气流量测量中

3、能产生最强涡街信号的旋涡发生体最佳几何参数。3．通过比较旋涡发生体后部不同检测位置信号强度，研究了最佳取压位置。得到了在水流量和气流量测量中最佳取压位置。4．对几种旋涡发生体进行水流量和气流量实验，验证了仿真结论，并找到在低流速测量中的最佳旋涡发生体形状。关键词：涡街流量传感器；旋涡发生体；数值仿真ABSTRACTAsakindofvelocity—typeflowsensor,vortexflowsensorworksdependonthelinearityofvortcxsheddingfrequencyandthevelocityoffluid．Thefrequenc

4、ysignal，generatedbyvortexflowsensor,isproportiontovelocityoffluid，andhasnothingtodowiththecomponent，thedensity,thepressureandthetemperatureofthefluid．Ithasmanymeritssuch弱highstability,lowpressurelOSS，widemeasurementrangeandsimplestructure．Vortexflowsensoriswidelyusedinpipelineflowmeasureme

5、nt．Thedeterminationofbluffbodygeometricparameterfortraditionalvortexflowsensorisbasedonthelinearityofvortexsheddingfrequencyandthevelocityoffluid．Rresultsinthelowvelocityfrequencysignalcouldnotbemeasuredbyvortexflowsensorwithtraditionalbhffbody,whichaffectstheusefulnessofvortexflowsensorin

6、lowvelocitymeasurement．AsthewideUSeofdigitalmeter,thelinearityofvortexsheddingfrequencyandvelocityoffluidisnotSOimportantanymore．Thestrengthofvortexisthekeyfortheusefulnessofvortexflowsensorinlowvelocitymeasurement，Optimizingthebluffbodyshapeofvortexflowsensorhasimportantmeaningfortheusefu

7、lnessofvortexflowsensorinlowvelocitymeasurement．Themainlyresearchworksofthisthesisare舔following．1．ThefieldsinvortexflowsensorwassimulatedbycomputationalfluiddynamicsoftwareFLUENTwithtwomathematicmodels．Itwasshownbysimulation，waterflowandairflowtestthatRealizab