内锥流量计可膨胀系数与湿气测量特性的数值研究

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1、天津大学硕士学位论文内锥流量计可膨胀系数与湿气测量特性的数值研究姓名：吴经纬申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：徐英20070601摘要内锥流量计是一种新型的差压式流量计，具有可靠性高、压力损失小、量程比宽、精度高等优点。由于诞生时间较晚，对它的研究工作还很不充分。可膨胀系数是内锥流量计的重要参数之一。研究内锥流量计的可膨胀系数变化规律，探寻可膨胀系数的计算方法具有重要意义。湿气是多相流动的一种特殊形态。湿气测量是多相流量测量的一个重要分支，有较长的研究历史，然而由于气液两相流动机理的复杂性，仍有大量问题尚未解决。内锥流量计虽然在单相流量测量中取得了较好效果，但在湿气

2、测量领域的研究工作还不多见。本文旨在研究低压工况下内锥流量计的湿气测量虚高特性，为该流量计在湿气测量中的应用提供理论与实验支持。’本论文主要完成以下工作：1．用理论分析的方法给出了内锥流量计可膨胀系数的拟合方案。2．提出了内锥流量计可膨胀系数的数值仿真预测方法。进行了内锥流量计可膨胀系数的仿真计算。仿真与实验结果的比较表明，采用数值计算获得的内锥流量计可膨胀系数拟合公式的预测结果与实验值的平均满度误差小于2．5％，最大满度误差为5．42％，具有较高的预测精度。利用数值仿真方法得到了内锥流量计内部流场参数分布，解释了理论公式在内锥流量计直径比小时对可膨胀系数预测精度较差，在直径比大时预测

3、精度较好这种现象的内在机理。3．利用两相分相流动的动量方程推导出内锥流量计在湿气测量中收缩段的摩阻压力降与加速压力降的理论公式：并建立了内锥流量计湿气虚高值的理论模型。4．根据实验数据，建立了低压工况下内锥流量计湿气虚高修正模型，经实验验证，该模型最大相对误差小于6％；平均相对误差小于2．5％，表明低压工况下内锥流量计湿气虚高值有较好的预测效果。5．建立了数值仿真方法预测内锥流量计湿气虚高值的方案。深入研究了离散相模型中各参数的设置依据与方法，制定了数值仿真的具体方案与步骤，利用FLUENT软件完成了与物理实验等量的湿气仿真研究工作。同时将仿真与实验的结果进行了比较。在对直径比为0．6

4、5、0．75的内锥流量计的湿气模拟计算中，预测结果的最大相对误差小于5％，平均值小于2．7％，直径比0．55的结果最大相对误差为9％，平均值小于2．4％。表明针对0．65、0．75、0．55这三种结构的仿真方案具有一定的应用价值；直径比0．45的结果偏差较大，最大误差约为17％，平均值小于3．7％。关键词：内锥流量计可膨胀系数两相流测量湿气测量虚高离散相模型数值模拟ABSTRACTWaferConemeterisanewtypedifferentialpressuremeterwhichislaterdevelopedandlessresearched．However,themeter

5、hasprovedhavingadvantagesasstabilization，lowpressurelossandwidemeasurementrange．ExpansibilityfactorisoneofthemainparametersoftheWaferConemeter,SOitisofgreatsignificanceforunderstandingitsvaryingmechanismandfindingoutcalculatingmethodswithhighaccuracy．Wetgasisaparticularregimeofmulti-phaseflow．We

6、tgasmeasurementisaweightybranchofmulti-phasemeasurement．Peoplehaveworkingonthesubjectfordecades，butstillalargenumberofproblemsareleRtosolveduetoitscomplex，hard-to—depictflowingmechanism．ThoughithasbeingwidelyacceptedthatTheWaferConemeterperformedwellonsingle-phasemetering，theissuethatmeteringwet

7、gasusingthismeterislessinvestigated．ThisdissertationfocusesoncharacteristicsoftheWaferConemeteronitsexpansibilityfactor勰wellaswetgasmeteringonlowpressurecondition，andlooksforwardtomakingprogressbothontheoryandonpracticeforth