多通道超声波气体流量计的数学模型

在超声波气体流量计的实际测量中,多种不同因素引起流量测量的误差,其中流场分布是引起误差一个很重要的原因。采用多通道流量计可以较好地克服这一影响。但由于流体具有粘滞性,管道截面上不同半径处的流体速度各不相同,所以声通道测量的流体平均流速与实际管道中流体的面平均流速仍存在差异。对多通道超声波气体流量计的数学模型进行了研究,通过理论计算多通道超声流量计各通道的动力校正因子及权系数,由测得的若干超声传播路径上的线平均流速计算得到面平均流速,从而提高流量的测量精度。并将此应用于研制的四通道流量计中,进行了实验验证。     

超声水表流量测量特性分析及校准方法

提出一种单声道超声水表分段流量测量特性的校准方法。当管道内流体分布处于层流状态时(Re≤2000),取线平均流速v与面平均流速两者比例系数为常数;湍流时(Re≥4000),两者比例系数与雷诺数呈复杂函数关系,采用拟合直线方程的方法;过渡流时(2000相似文献   

竖直管道内冰浆流体流动特性的数值模拟

为研究竖直管道内冰浆流体流动特性,采用基于颗粒动力学理论的两相流双流体模型,通过CFD模拟研究了竖直管道内冰浆流体的等温流动过程。结果表明,在竖直管道内冰浆湍流输送过程中,流速沿管道中心轴线处近似呈对称分布。当冰浆流速较低时,管道截面处冰粒子的速度分布梯度较小,浓度分布趋于均匀,而随着冰浆流速升高,冰粒子的流场及浓度场均呈现出一定的梯级分布:管道近壁面处冰粒子浓度较低,而管道中心处冰粒子浓度较高,并在略偏于管道中心轴线位置处冰粒子浓度达到峰值。竖直管道内冰浆流体的流向变化对速度分布影响较弱,但对冰粒子浓度分布会产生一定影响,进而使得冰浆流体的管道压降在不同流向时存在着一定差异。     

非线性弹簧支承悬臂输液管道的分岔与混沌分析

研究悬臂输液管道系统在自激励、参数激励和外激励联合作用下的非线性动力学行为,揭示系统运动的规律。建立了非线性弹簧支承悬臂输液管道的运动微分方程,以线性弹簧支承条件下悬臂梁的固有频率和振型函数作为近似,采用李兹-伽辽金方法对非线性运动微分方程进行离散化,经过数值计算,利用分岔图、相图和功率谱图分析系统的非线性动力学响应,得到了流体平均流速和流体与管道质量比对系统周期运动和混沌运动的影响规律。研究结果表明,当流体平均流速较小时,系统的响应首先表现为周期运动,随着流体平均流速的增大,系统的响应通过系列倍周期分岔而进入混沌运动,又经由系列倍周期倒分岔转化为周期运动。随着流体与管道质量比的减小,系统出现混沌运动的临界流体平均流速值减小,这说明通过改变流体与管道质量比参数可以控制系统的振动形态。     

直管中流体流速对超声波防垢效果的影响

在实验室中采用循环水模拟装置,在相同流体、相同管道、相同温度的条件下,研究了流体流速对超声波防垢效果的影响。结果表明：流体流速变大,造成流体中的实际声强减小,使得超声波防垢率下降,防垢效果变差;当流体流速变大时增大超声波输入功率,防垢率就会上升;超声波频率越高,流体流速对超声防垢效果影响越大。     

球形泄漏内检测器在海底管道竖直管段的通过性

球形泄漏检测器(以下简称检测器)能够探测管道中非常小的泄漏,而且卡堵风险很小.该研究通过CFD仿真和实验对检测器在海底竖直管段的通过性进行了研究.研究结果表明:流体对检测器的推力受到流速、检测器与管道的管径比d/D的影响,而与管线压力无关.检测器受到的推力与流速呈二次函数关系.当d/D小于70%时,推力变化缓慢,但当d/D大于75%时,推力随d/D的增加而迅速增加.搭建了实验管道,设计了不同密度和大小的模型球.通过比较实验结果与仿真结果,验证了仿真方法的正确性.最后,预测了检测器样机(外径为184 mm,平均密度为1 300 kg/m3)能够在常用的经济流速(0.7 m/s~1.5 m/s)下顺利通过203.2 mm(8 inch)和254.0 mm(10inch)管道的竖直管段.     

液氮预冷管道表面温度的数值模拟研究

基于FLUENT建立传感器温度测量以及管道内液氮流动的数值计算模型,计算并分析对于与管壁不同接触面积、管道上不同安装位置、液氮不同流速以及不同管长条件下温度传感器所测温度变化规律以及影响温度传感器测量出的温度值与管内流体温度之间差异的因素。     

存在气流的消声扁管道声学特性的实验研究

消声管道的声学特性通常采用传递损失和插入损失来进行评价。当管道内存在气流时，气流会改变声波在管道内的传播，从而影响其消声性能。同时，气流将在管道内产生再生噪声。当气流流速相当大时，气流再生噪声构成相当强的背景噪声。这种背景噪声使信噪比降低，影响测量精度。本文利用Ｍ－序列相关技术具有抑制背景噪声的特点，对存在气流的消声管道进行了插入损失ＩＬ及传递损失ＴＬ的Ｍ－序列相关法测量。同时，还对同一消声管道进行了传统方法测量，并将这两种测试结果与理论计算值做了比较。Ｍ－序列信号是在周期内具有随机特性的伪随机…     

行波压电微泵的制作和测试(英文)

微泵是微流体芯片发展水平的重要标志.为提高微泵的工作性能,提出了一种新型行波驱动的压电微泵.在设计了不同的微管道结构(锯齿形微管道和直微管道)的基础上,对压电执行器和微管道进行仿真分析和优化设计.采用热键合工艺制作具有不同微管道的微泵,在不同频率的驱动信号下测定行波微泵的频率特性,同时也测量了微泵流速与背压的关系曲线以及电压幅值特性.相比于直管道微泵,锯齿形管道微泵具有更好的工作性能,在26 V驱动电压下,其最大平均流速和背压分别达到33.36μL/min和1.13 kPa.     

流量计量基础知识系列讲座 第二讲 流量计的原理介绍(一)

正一、封闭管道流量测量(一)差压式原理的流量计1.差压式流量计差压式流量计由节流装置(或动压测定装置)、差压讯号管路和差压计3部分组成。基本原理是充满管道的流体流经管道内的节流装置,流束将在节流件处形成局部收缩,从而使流速增加,静压力降低,于是在节流件前后产生静压力差。流体的流速愈大,在节流件前后产生的差压愈大,所以可通过测量差压衡量流体流过节流装置时的流量大小,这种测量方法以能量守恒定律和流动连续性方程为基础。差压式流量计历史悠久,经长期实践积累了可靠的试验数据和运行经     

时差法超声波流量计流速修正系数的数值模拟

文章利用了计算机数值模拟的方法得出了超声波流量计流速测量的修正系数，这种数值模拟的方法是基于计算流体力学（CFD）软件Fluent上实现的。通过计算在不同的超声波波束直径和不同雷诺系数下流速测量的修正系数，与利用数学分析计算方法得出的结果进行了相应的比较，结果表明，两种方法得出的修正系数具有很好的一致性。因此，对于在更为复杂的测量环境中，流速的修正系数用数值模拟的方法具有很好的辅助作用。     

A molecular dynamics approach in simulations of fluid-solid particles flow

In the paper a discrete system of particles carried by fluid is considered in a planar motion. The volumetric density of particles is assumed to be small enough such that they can be treated within the framework of a molecular dynamics model. The fluid is then considered as a carrier of particles. The Landau-Lifshitz concept of turbulence is used to describe the fluctuating part of fluid velocity. This approach is applied to simulate different regimes (laminar and turbulent) and various states of particle motion (moving bed, heterogeneous flow, and homogeneous flow) using only two parameters, which have to be determined experimentally. These two parameters, found for a particular pipe and for a particular velocity from a simple experiment, then can be used for other pipe diameters and different velocities. The computer simulations performed for the flow of particles in pipes at different flow velocities and different pipe diameters agree favorably with experimental observations of the type of flow and critical velocities identifying transitions from one type to another. Received: 8 January 1999     

轴向可伸输液曲管平面内振动的波动方法研究

在轴线可伸长假定的基础上,采用Timoshenko曲梁模拟弯曲管道,建立了输液曲管平面内振动的动力学方程;应用波动方法对所建立的振动模型进行了求解;获得了曲管内振动波的传播和反射矩阵,提出了计算轴向可伸输液曲管平面内振动固有频率的数值方法。算例分析中,计算了两端固定半圆形曲管在四种不同流速下的前五阶固有频率,结果表明,与轴线不可伸曲管的结果不同,两端固支轴线可伸曲管不会因为管内流速过大发生屈曲失稳。     

管道冲刷腐蚀缺陷对超声测量流体速度的影响

针对管道内流体冲刷腐蚀管壁变薄最终导致管内流体泄漏的问题,采用超声多普勒检测法测量管道内流体速度分布以判断管壁的损伤程度。建立带有缺陷的管道内流体模型,通过CFD数值模拟分析了不同雷诺数以及不同缺陷下管道内流体状态。利用含有不同预制缺陷管壁厚度的有机玻璃作为实验测量对象,超声多普勒检测法测量参量分别为入射频率8MHz,入射角10°。CFD数值模拟以及UVP实验结果均表明,在缺陷不同位置处的流体速度分布具有较大区别,具体表现为在缺陷位置处缺陷越大流体速度分布越平缓;在缺陷临界点位置处产生了涡流现象,随着缺陷的增大和流量的增大,涡流现象将更加明显;在远离缺陷位置后的流体速度分布与缺陷位置前的区别并不明显。     

周期性输流管道的非线性动力学特性研究

基于绝对节点坐标法,推导出不同材料组成的周期性悬臂输流管道在定常内流作用下的非线性动力学方程,通过数值求解的方式对两种不同形式的周期性输流管道,即,铝-钢及钢-铝周期性悬臂输流管道的稳定性和非线性动力学行为进行了研究。研究结果表明,单位长度内,当管道周期数大于8时,两种周期性输流管道的临界流速均趋于定值。非线性分析结果显示,铝-钢周期性输流管道的非线性动力学行为随着周期数目的减小变得越来越复杂,从单周期行为演变为多周期、倍周期、概周期和混沌等多种运动的复杂动力学行为,而对于钢-铝周期输流管道而言,管道一直处于单周期运动状态。     

求解弹性地基上任意支承输液直管稳定性问题的传递矩阵法

研究弹性地基上输液管的稳定性。首先推导出该类管的控制方程。借助初参数法的思路,建立管两端位移、内力向量间的关系。由传递矩阵法得到中间有任意弹性支承输液管的特征方程,解此方程就可求得管的临界流速。由于特征方程为二阶矩阵方程,数值算例表明本文方法计算量小、精度高。通过计算还得到了地基刚性系数对临界流速的影响规律。     

固定约束松动对输流管道稳定性和临界流速的影响

把管道固定端抗转动约束松动情况模拟为受扭转弹簧约束的两端支承管道模型,研究了这种输流管道系统在定常内流作用下的稳定性和临界流速,利用两振型Galerkin离散化方法导出了临界流速的解析表达式。用数值方法分析了系统的失稳特性,确定了此系统的首次失稳为静态失稳。利用所导出的临界流速的解析表达式讨论了扭转弹簧刚度、重力系数和轴向力对管道临界流速的影响。     

外部液动力作用下管道输送流固耦合应力分析

采用计算流体动力学方法分析管道-外部流体相互耦合效应对管道连接点应力影响。以垂直输送管道系统为研究对象,应用数值方法求解外部流体-管道进行流固耦合这一非线性问题。研究结果表明:1)扬矿硬管上端无论是固接还是铰接,外部流场以不同速度冲击管道,应力集中出现在管道靠近连接区域,最大应力也出现在管道连接点处,其余部位管道应力变化较小;2)其最大等效应力随着外部流场速度增大而增大,以固接方式连接产生的管道最大等效应力总是大于以铰接方式连接的最大等效应力。3)当外部流体速度为0.9m/s时,两种连接产生的最小应力值在该流速点均出现局部极小值,且固接时局部极小应力小于铰接时的局部极小应力。