減小流體粘性對浮子流量傳感器測量影響的研究.pdf

1、浮子流量傳感器是一種傳統(tǒng)的變截面流量傳感器,它具有工作可靠、壓力損失小和可測微小流量的特點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、輕工、食品等流程工業(yè)中.在影響浮子流量傳感器準(zhǔn)確測量的諸多因素中,流體粘性變化對浮子流量傳感器測量的影響不能忽略,所以降低流體粘性變化對浮子流量傳感器測量的影響,對于提高浮子流量傳感器測量精度以及擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義. 本文較全面的研究了粘性流體對浮子流量傳感器測量的影響,在建立粘性流體浮子流量傳感

2、器數(shù)學(xué)模型和動態(tài)浮子流量傳感器仿真平臺的基礎(chǔ)上,深入探索了減小浮子流量傳感器受流體粘性影響的機(jī)理,優(yōu)化后的浮子流量傳感器減粘特征結(jié)構(gòu)獲得了較好的減粘效果. 本論文主要完成以下工作: 分析了浮子流量傳感器數(shù)學(xué)模型的研究現(xiàn)狀,針對以往浮子流量傳感器流量方程所存在的問題,修正了習(xí)用浮子流量傳感器流量方程,獲得了基于勢能分析的浮子流量傳感器流量方程.在深入研究粘性流體影響浮子流量傳感器測量機(jī)理的基礎(chǔ)上,分別建立了基于平板粘性摩擦

3、阻力系數(shù)和基于邊界層理論的粘性流體浮子流量傳感器數(shù)學(xué)模型,兩個粘性數(shù)學(xué)模型的計算結(jié)果與粘性物理試驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性.在粘性流體浮子流量傳感器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,提出對浮子流量傳感器減粘結(jié)構(gòu)的兩種優(yōu)化方法. 為了發(fā)現(xiàn)減小流體粘性對浮子流量傳感器測量影響的更有效工作機(jī)理,本論文基于計算流體力學(xué)方法,應(yīng)用動網(wǎng)格技術(shù)和UDF接口技術(shù)建立了按照浮子流量傳感器工作機(jī)理進(jìn)行數(shù)值計算的動態(tài)浮子流量傳感器仿真試驗(yàn)平臺. 運(yùn)用動態(tài)浮子流量傳

4、感器仿真試驗(yàn)平臺對浮子流量傳感器內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值仿真,在分析了浮子流量傳感器內(nèi)部流場的速度與壓力分布后,發(fā)現(xiàn)浮子最大截面下游處存在著逆流渦旋場,大量仿真試驗(yàn)證明該逆流渦旋場具有較明顯的減粘作用.基于該逆流渦旋場原理提出了浮子流量傳感器減粘特征結(jié)構(gòu). 對具有減粘特征結(jié)構(gòu)的浮子流量傳感器在多粘度試驗(yàn)裝置上進(jìn)行了物理實(shí)驗(yàn).采用多種形狀及材質(zhì)浮子所分別構(gòu)成的浮子流量傳感器對動力粘度從1mPa·s到2692mPa·s范圍的高粘性溶液進(jìn)行