涡街流量计涡脱落频率的数值模拟

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1、分类号：ＴＥ９６７单位代码：１０２２０由ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ硕ｉ研究生学位论文论文题目：满街流量计满脱落频率的数值模热：杜鹏硕主生王常斌教授：指导教师：油气储运工程学科专业Ａ研究方向：复杂流体流动与数值模拟２０１５６１５年月日学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的研究成，果。据我所知，除文中己经注明引用的内容外本论文不包含其他个人已经发表或撰写。已在文中作了明确说

2、明并过的研究成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均表示谢意。Ｉ，．＾Ａ作者签名；日期；学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有权保留学位论文并向国家主管部口或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅、汇编学位论文，可Ｗ公布论文的全部，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或部分内容。东北石油大学有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕±学位论文全文数据库》、《中国博±学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。保密的学位论文在解密后适用

3、本规定。学位论文作者签名：论文指导教师签名：１３／＾指导小组成员签名：ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringThenumericalsimulationofvortexsheddingfrequencyonvortexflowmeterCandidate:DuPengTutor:WangChang-binSpecialty:Oil-GasStorageandTransportationEngineeringDateoforalexamination:June15th.2015Univ

4、ersity:NortheastPetroleumUniversity东北石油大学硕士研究生学位论文涡街流量计涡脱落频率的数值模拟摘要流量是化学工业生产过程和科学实验中的重要参数，物料流动介质的流动、配比和输送，都离不开流量的测量和控制。目前石油行业对于流量计十分依赖，从石油的开采、储运、炼制到销售的每一个环节都用到大量的流量计，所以对于流量计的研究又有了新的要求。涡街流量计是流体振动频率与流速有对应关系的一种新兴流量计，相比于其他流量计，其有着较高的测量精度及量程比，并且结构简单，安装非常方便，参量精度不受被测流体组分、温度、密度、

5、压力影响的特点。但是工程现场较为复杂，涡街流量计能否和在实验室测得的特性一致还是一个未知数。本文利用Gambit建模，建立了带狭缝、梯形、T型柱三种不同形状的旋涡发生体，对其进行网格划分。利用Fluent软件分别在牛顿流体与非牛顿流体中进行数值模拟。并对测量结果的监测点位置，进行了细致的分析，结果发现监测点的位置并不固定，而是在流场发展充分，旋涡稳定的位置设置监测点效果更好。在牛顿流体中，三种旋涡发生体流场都十分稳定可以形成稳定的旋涡，测量结果带狭缝旋涡发生体测量结果最准确；而在非牛顿流体的幂律流体下，T型柱旋涡发生体形成的旋涡并不稳

6、定，其他两种旋涡发生体表现更佳，测量结果梯形旋涡发生体更为精确。对比两种不同流体下旋涡发生体的各种参数，得到梯形旋涡发生体的性能更佳优良，为本文的最理想的旋涡发生体。证实了被测流体的参数对于流量计的测量还是有一定的影响。最后，本文对梯形旋涡发生体在幂律流体下进行了结构优化，对不同尾缘角下的梯形旋涡发生体进行了数值模拟。结果显示在当前模型下，梯形旋涡发生体尾缘角为47.2°时表现最为理想。同时改变了平行长度与旋涡发生体长度的比值，发现在相同尾缘角下平行长度与旋涡发生体长度的不同，测量的结果也有所不同，随后在相同尾缘角下，改变其平行长度与

7、旋涡发生体长度的比值进行数值模拟。最后得到在当前模型下，当尾缘角等于45°时，比值为0.15时测量效果最理想；当尾缘角为47.2°时，比值为0.10时测量的精度最准确；当尾缘角为49°时，比值为0.20时测量效果最好。模拟结果与实验结果基本一致，在模拟的同时保证了变量的单一性，对旋涡发生体的设计方面上提供了一些参考价值。关键词：幂律流体，旋涡发生体，旋涡脱落频率，结构优化，数值模拟II东北石油大学硕士研究生学位论文Thenumericalsimulationofvortexsheddingfrequencyonvortexflowme

8、terABSTRACTFlowisanimportantparameterinbothchemicalproductionprocessandscientific,Theflowofthematerialflowmedi