基于管道外特性的固相流量測量方法研究.pdf

1、流固兩相流廣泛存在于國民生產(chǎn)的各個部門，其流量等參數(shù)測量技術(shù)在很多情況下已成為兩相流研究發(fā)展的一個制約性因素，研究兩相流參數(shù)測量方法具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價值。本文在進(jìn)行廣泛調(diào)研工作的基礎(chǔ)上，依據(jù)外特性，設(shè)計出一種新型的測量流固兩相流中固相流量等相關(guān)參數(shù)的方法。通過搭建試驗臺，對多種混合介質(zhì)進(jìn)行試驗研究，并對管道內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬，實現(xiàn)對系統(tǒng)的優(yōu)化。所做的主要工作以及取得的成果如下：
　　 1、簡要介紹流固兩相流流量等參

2、數(shù)測量技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，闡述流固兩相流動理論，并對管道內(nèi)部流動的阻力規(guī)律進(jìn)行了分析。
　　 2、分別以連續(xù)稱重原理和動量定理為依據(jù)，設(shè)計并搭建了直管測量裝置、彎管兩相流參數(shù)測量儀試驗臺，并對其進(jìn)行試驗研究。這種實驗方案可以把研究流場內(nèi)部的復(fù)雜流動轉(zhuǎn)化成分析流體與外部的相互作用，從而簡化了分析的難度，實現(xiàn)在線測量兩相流中固相密度、流量等參數(shù)的目的。
　　 3、彎管測量試驗中，首先使用90°彎管進(jìn)行研究，使用的流體介質(zhì)主

3、要包括鹽水溶液、高嶺土漿體以及泥沙混合液。測量結(jié)果可以看出，試驗裝置在短時間測量時，對混合均勻度較好的兩相流體可以達(dá)到很到的測量精度。長時間測量時，隨著混合流體溫度的升高，系統(tǒng)測量的密度值逐漸減小。在重點(diǎn)研究了90°彎管的性質(zhì)后，又分別選用了60°彎管、120°彎管和U型管進(jìn)行兩相流中固相濃度的測量實驗，通過對比可以看出，彎頭的阻力系數(shù)對測量系統(tǒng)的誤差會產(chǎn)生一定的影響。
　　 4、為調(diào)節(jié)管路中流體的流量，試驗選用變頻電機(jī)，因此可

4、以在不同流速條件下測量混合流體中固相密度，使試驗裝置可以在多種工況下運(yùn)行，增加了該裝置適用性。
　　 5、本文使用Fluent軟件，采用歐拉(Euler)模型以及標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型的湍流模型對彎管系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬。通過分析其內(nèi)部流場，可以看出彎頭拐角處容易造成能量損失，其損失主要來自于內(nèi)壁渦流區(qū)和二次流；這將對彎管試驗裝置的測量精度造成影響；并對比分析了不同彎頭的內(nèi)部流場，得出阻力系數(shù)越大，對流體造成的局部阻力越大，測量誤差越大，這