电远传浮子流量计结构的改进

电远传浮子流量计的感受部件是浮子及与其相连接的铁芯。浮子在锥形管中的高度随着一定范围的流量变化而变化,铁芯垂直固定在浮子中心,通过电磁感应反应出浮子的高度以测量流量(见图1)。这种结构的铁芯固定在浮子上面,浮子的最大截面处为浮子的受力面,因此浮子的重心是在浮子的上方,这样浮子在流体中的运动处于不稳定平衡状态。为了使浮子能在锥形管中心上下运动,过去采用导向的方法,铁芯沿导向柱中心孔作上下垂直运动(见图2)。     

浮子流量计的发展介绍

介绍了目前市场流量计类型及其优势、略势,综合介绍浮子流量计,结合各国金属管浮子流量计发展的不同情况,引出金属管浮子流量计将有更广阔的发展前景、更庞大的应用市场。     

数字式金属浮子流量计

该数字式金属浮子流量计的流量传感器由一个上大下小的锥管和可在锥管中上下移动的内嵌磁钢的浮子构成，浮子随来流速度的变化而改变其在锥管中的浮动位置，通过磁路耦合将浮子的直线位移转换成转换器旋转轴的角位移，再经角位移传感器检测出转轴的旋转角度信号，由智能单元完成流量计算、刻度换算并输出信号。本成果的关键部件（即机电转换单元）为鲁棒性良好的电容式角位移传感器、经CFD仿真实验和变物性实验优化的流量传感器以及可进行流量智能化计算、刻度自动换算的信号处理器，     

带微机的浮子式蒸汽流量计

介绍了一种带压力自动补偿的新颖电远传浮子式流量计,阐述了该流量计的工作原理,基本结构,性能特点和流量特性。     

基于HART协议的金属管浮子流量计

介绍一种基于HART协议的金属管浮子流量计的设计方案。应用磁阻传感器测量金属管浮子的角位移,利用HT2015和AD421实现HART协议通信物理层,并叙述了MSP430单片机的软件编程,实现了各项功能和HART通信。     

浮子流量计的仿真与实验研究

本文主要是利用计算机辅助设计并结合湍流模式理论设计了竖直式安装的浮子流量传感器。首先从浮子流量计经典测量公式出发,结合设计要求利用计算机辅助设计对流量传感器进行二维建模,然后对浮子流量传感器湍流流场进行三维建模和数值模拟,深入分析流量传感器的速度场、压力场、速度矢量场和浮子组件的受力情况,为流量传感器的合理设计提供可靠依据,再通过物理实验进行实流标定,检验和修改流场仿真结果和初始设计。这种设计方法不仅可以深入了解浮子流量传感器的工作机理,而且可以提高流量测量的灵敏度和精确度。     

金属浮子流量计的电路系统可靠度设计

可靠度是产品的重要指标,电路系统是电子产品功能实现的核心部分,其可靠度很大程度决定了电子产品的可靠度。以金属浮子流量计的电路系统为例,阐述了电路系统的可靠度设计过程和可靠度指标的提升方法,为电路系统的质量提供数据支持,为产品的升级提供有效解决方案。     

孔板浮子流量计原理分析与实验

浮子流量计具有结构简单、工作可靠、压力损失小、可测低流速介质等优点,广泛应用于流量测量。但经典的锥管浮子流量计的测量精度受锥管加工精度影响较大,所以锥管的加工费用较高。首先对孔板浮子流量计的流量计算公式进行了推导,并和经典锥管浮子流量计流量计算公式进行了比较,发现两者在形式上具有类似性,但还是有区别的。并给出了孔板浮子流量计的实验数据,证实理论分析是正确的。孔板浮子流量计的结构形式是可行的。     

高精度智能浮子流量计的研制

介绍了一种利用磁阻传感器对浮子高度进行检测的新方法,在此基础上设计了以STM32为核心微处理器的智能金属管浮子流量计.鉴于磁场分布的复杂性,很难通过理论的方法得到传感器输出信号与浮子高度(或流量)之间的对应关系,以实验数据为基础,分别采用拟合曲线法和分段线性修正法得到传感器输出与流量之间的关系表达式.通过对比实验表明,拟合曲线法测量精度优于分段线性修正法.此外为减小温度漂移对磁阻传感器输出信号的影响,系统在流量修正前增加了温度补偿环节,提高了系统的测量精度.     

基于电感传感器的玻璃浮子流量计测量模型研究

本文利用电感传感器原理检测浮子位移的变化,实现玻璃浮子流量计的信号远传.采用玻璃锥管内嵌铁芯,锥管外缠绕漆包线的方法设计了电感传感器,然后在钟罩式气体流量标准装置上对该传感器进行了实验研究,通过对实验数据拟合分别得到浮子刻度与线圈电感的近似线性关系和线圈电感与气体流量的函数关系即流量测量模型,并对此模型进行了验证,其精度优于2.5级.     

基于CFD仿真的切向涡轮流量传感器结构优化

为降低切向涡轮流量计的测量下限,以25 mm口径机械式热量表为例,利用计算流体动力学（ CFD）仿真软件对传感器内部三维流场进行研究,提出了提高传感器性能的10种结构改进方案,并通过CFD仿真对优化后的传感器性能进行预测,选择出最佳方案。结果表明：结构参数改进后,测量下限由0.07 m3/h降为0.035 m3/h。     

防雨帽对探空仪湿度测量影响的CFD研究

采用流体动力学方法研究了GL-5000P探空仪湿度传感器的防雨帽对湿度测量的影响.运用Pro/E对湿度测量系统结构进行建模,使用前处理软件ICEM对其进行网格划分,导入Fluent软件进行稳态和瞬态计算分析.模拟结果表明:GL-5000P防雨帽很好地防止了高空云雨滴对湿度传感器的影响,其兼具一定的防太阳辐射功能,但高空25 km以上防辐射能力减弱,甚至起相反作用;防雨帽厚度对太阳辐射误差影响较小,而其反射率影响则较显著;瞬态分析揭示了传感器表面的湿度场分布产生了时间滞后,且时间滞后常数随海拔高度的升高而增加,到27 km达到0.42 s.该研究为湿度垂直廓线的时间滞后修正提供了理论依据.     

CFD并行计算中的多区结构网格二次剖分方法与实现

在多区结构网格计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)并行模拟中,为了与并行计算资源相适应,经常需要对原始流场网格进行二次剖分与区块分组.在对区块分组和网格二次剖分进行了总结综述的基础上,重点提出针对多区结构网格二次剖分的两种策略:几何剖分和嵌套二分.基于这两种策略完成了剖分软件工具TH-MeshSplit,可实现初级方式、专业方式和专家方式3种运行方式,为用户在自动化与灵活性方面提供了多样化选择.数值实验结果表明,两种剖分策略及其实现软件可在较短时间内完成复杂的剖分,剖分后的网格在负载平衡性、计算通信比等方面具有更优的性能,从而为后续CFD流场的高效并行加速求解奠定了基础.     

热电薄膜型气体流量传感器的热模拟分析

利用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN ,模拟并分析了一个基于薄膜结构的热电型气体流量传感器的温度场。并具体地分析了在气体流量通道入口处气体的流向角度对传感器输出信号以及气体流动状态的影响。将最终的模拟计算结果与实验数据进行比较 ,发现二者基本吻合。利用此热学模型来模拟和分析此类传感器 ,不但可以减少大量的模拟分析过程而且可以降低计算的复杂度 ,另外也为此类传感器的设计和验证提供了一个非常简单而有效的方法和依据。     

高阶精度CFD应用在天河2系统上的异构并行模拟与性能优化

在当前主流的众核异构高性能计算机平台上开展超大规模计算流体力学（computational fluid dynamics ,CFD）应用的高效并行数值模拟仍然面临着一系列挑战性技术问题,也是该领域的热点研究问题之一．面向天河2高性能异构并行计算平台,针对高阶精度C FD流场数值模拟程序的高效并行进行了探索,重点讨论了C FD应用特点与众核异构高性能计算机平台特征相适应的性能优化策略,从任务分解、并行度挖掘、多线程优化、SIMD向量化、CPU与加速器协同优化等方面,提出一系列性能提升技术．通过在天河2高性能异构并行计算平台上进行了多个算例的数值模拟,模拟的最大C FD规模达到1228亿个网格点,共使用约59万C P U＋M IC处理器核,测试结果表明移植优化后的程序性能提高2．6倍左右,且具有良好的可扩展性．     

CFD网格应用平台研究

CFD网格应用平台是ChinaGrid5大应用平台之一,它为各种不同的CFD应用提供了网格基础设施。平台采用了两层架构：上层基于WSRF服务,下层基于并行计算。为了无缝整合各种CFD应用,平台定义了一组包括CFD工作流模板和CFD分类码的重要概念,使用了一系列如CGNS数据可视化工具GVisual的关键技术。目前基于Service Domain的平台原型系统已经开发完成,性能测试表明CFD应用移植其到平台上后性能获得提高。     

基于Fluent的微型直接甲醇燃料电池阳极流场结构分析

微型直接甲醇燃料电池中阳极流场结构对电池的性能有着重要的影响。为了合理设计阳极流场结构,改善甲醇燃料在阳极流场中的分布,采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对微型直接甲醇燃料电池进行建模并仿真分析。分析比较了点型、平行和蛇形3种不同流场图案下得到的压降与流速分布,得出蛇形流场能够更有利于甲醇燃料的均匀分配。在此基础上分别建立不同流道宽度(800,400,200,100μm)的蛇形流场模型,通过仿真计算甲醇燃料的分布情况来分析其对燃料电池性能的影响,并结合实验结果进行对比得出流道宽度为200～400μm之间为优化值。     

Modelling immunomagnetic cell capture in CFD

The separation of cells from a complex sample by immunomagnetic capture has recently obtained increased attention for microfluidic applications. Here, we present a simulation approach for immunomagnetic separation in a flow-through microfluidic environment that for the first time takes binding kinetics of beads to target cells as well as binding of multiple beads per cell into account. The approach is implemented into a computational fluid dynamics code and facilitates the tailored design of microfluidic magnetophoretic devices with an optimised separation performance. Although the specific computational model under study is constrained to a 2D geometry, appropriate parameter sets that allow for a continuous separation of cell/bead complexes from non-magnetic particles could be derived. In addition, based on magnetophoretic mobilities, a critical threshold value of beads per cell is revealed, where further binding is considerably reduced or the reaction cascade ceases.     

流量装置流量稳定性数值仿真评价方法研究

为了提高装置流量稳定性,提出基于计算流体动力学（ CFD）仿真,采用轴向动量数KU、旋流数KV 和不对称数KA ,分析管路不同截面位置的流场速度特征,利用多个截面位置的特征参数变化,评价装置管路的流量稳定性。对新建水装置流量稳定性进行数值仿真分析与实验测试,得出一致性结论。该方法可以在装置设计阶段,对流量稳定性进行评价,从而优化管路结构,提高装置流量稳定性。