pVTt用液压驱动快开三通阀设计与流场仿真

pVTi是多个国家的气体流量原级标准装置,其进气阀门的性能对检定结果有显著的影响,设计了一种液压驱动的快开三通阀,介绍了其结构与工作原理,建立了流场仿真模型,对其切换过程进行了动态仿真。结果表明所设计的快开三通阀能够实现临界流的快速切换。最后对三通阀的“重叠”模式和“非重叠”模式进行了对比分析,表明“非重叠”模式下流场更为稳定。     

深腔流激振荡特性研究及能量采集初步分析

针对深腔流激振荡现象的内部声场特性及其流体动能利用方法进行了研究,通过对谐振空腔内部的流场和声场进行数值模拟,探究腔体结构尺寸和流速对内部声振荡响应特性的影响,选用合适的空腔结构安装压电换能器初步实现声电能量转换过程,并进行实验验证。结果表明,当谐振腔开口尺寸H_(R)=30 mm,长度L_(R)=230 mm时,可在相当于高压输气管道的流速范围内获得属于第一水力模态和第一声学模态的稳定声振荡;当气体流速为32.26 m·s^(-1)时,声场压力振幅可达4.62 kPa;选用压电陶瓷厚度hp=1.0 mm的压电片进行实验测试,可得开路电压为1.99 V;实验结果与模型预测结果趋势一致。该方法丰富了环境流体动能的利用方式,且有望在低功耗、远距离、低维护等特殊场合的微型无线电子设备中实现无源供电。     

基于流激振荡现象的流体动能收集技术研究

针对偏远地区及特殊场景下的低功耗无线传感节点电源维护不易的问题,该文对一种基于流激振荡现象的流体动能收集技术进行了研究,结合压电技术可实现流体动能转换至电能的过程。通过对流激振荡现象进行数值模拟及实验研究,分析了空腔结构中的流场及声场分布特性,探究了流体速度对声振荡频率及幅值的影响规律。利用COMSOL软件对声电转换过程进行仿真,实现了完整的流体动能-电能的转换过程。研究结果表明,在一定的速度条件下存在频率稳定的声振荡区间,可驱动压电换能装置输出频率稳定的电压,当气体流速为30.5 m/s时(相当于高压输气管道的流速范围),声场压力振幅可达6.12 kPa,对应的输出开路电压为2.62 V。当外接15 kΩ电阻时,最高输出功率可达0.29 mW。     

基于聚焦式超声波传感器的悬移质浓度测量研究

液体中悬移质含量是表征液固两相流的重要参数之一,其准确测量具有重要意义.基于超声波在悬移质中传播的衰减效应,提出了一种新型聚焦式传感器对悬移质的浓度进行测量.以不同悬移质浓度和粒径的水-泥沙混合物作为测量介质,利用数据采集卡获取衰减反馈波形,经过小波去噪和快速傅里叶变换FFT(Fast Fourier Transformation)得到衰减信号的频谱图,根据浓度与衰减系数对应关系建立悬移质浓度模型.实验数据表明,混合粒径和单一粒径下衰减系数与浓度分别呈现三次函数关系和良好的幂函数关系,在实验范围内,3种不同平均粒径下的模型平均相对误差基本在3%以内,均方根误差在10%以内,证明了所建立的模型有一定的可行性.     

基于局部管网的天然气能量计量赋值算法

现阶段我国天然气贸易交接过程中,计量方式较多采用体积计量,这种计量方式不仅不能满足天然气按质论价、优质优价的商品交易原则,而且需要依靠价格昂贵的色谱仪分析来实现。天然气能量计量能够避免体积计量所带来的缺陷,同时计量方式又具有较高准确性,越来越成为世界上各个国家天然气贸易结算的方式。基于局部天然气管网建立的天然气能量计量的赋值算法,对1周内天然气能量进行了预测,并将预测值与测量值进行了对比,预测值与测量值的相对误差控制在1.8440%左右,表明所建立的赋值算法能够较好地预测在一定时间内的天然气热值。     

带有大开口的船用玻璃钢夹层板结构力学性能分析

玻璃钢复合材料作为一种新型的工业材料,被广泛应用于包括造船行业在内的诸多领域当中。在船体设计时,为了避免因碰撞等外力因素造成船体损伤,需要事先对其相关结构的力学性能进行数值分析。以带有大开口的玻璃钢游艇舷侧夹层板架结构作为研究对象,对该结构的相关力学性能进行了有限元分析,并对其位移变形量和应力分布情况进行了校核。按照此种方式,分别计算了不同大小的静压力载荷、不同大小的冲击载荷、不同的开口形状和尺寸以及不同的载荷作用位置等诸多工况下的仿真算例,分析、比较其计算结果,最终得出结论。     

基于蚁群算法的超声波水体悬移质浓度测量研究

水体悬移质浓度测量是水文观测的重要内容之一,对于我国水资源的保护和管理具有重大意义。现有的测量方法不能同时满足实时、高精度、大量程等测量需求,针对悬移质浓度测量中颗粒粒径分布与浓度相互耦合的问题,提出了基于蚁群算法的超声波水体悬移质浓度测量方法, 搭建了超声波水体悬移质参数测量系统,对不同粒径、不同浓度的悬移质水样进行了超声衰减实验,并采用蚁群算法对水体悬移质浓度进行了反演。研究表明:当蚂蚁数量为20、蚂蚁最大移动次数为90、转 移概率为 0.6、信息素挥发系数为0.4 时,蚁群算法的性能达到最佳,三种粒径下各组水样的测量浓度相对误差分布分别为±10％、±13％、±15％.实验结果与参考值较为一致,该方法可为悬移质浓度测量提供一定的借鉴。     

新型水大流量标准装置及换向性能评价技术研究

水大流量标准装置是开展大口径流量仪表测试、确保大流量量值溯源与传递准确可靠的核心设备，换向器是影响其测量结果准确性与可靠性最关键的部件。针对现有水大流量装置存在稳定性难以保证、换向误差较大、被检仪表尺寸适应性差以及测试效率较低等诸多局限，设计并研制了一套高准确度、高流速大口径水流量标准装置及新型换向系统，装置集静态质量法、容积法和标准表法3种原理于一身，其最大测试管径为DN1000、最大运行流量10 000 m3/h、局部最高流速可达10 m/s，整体不确定度优于02%（k=2）；分析了静态质量法水装置换向过程中液体流量的变化特征，建立了换向流量误差与计时误差关系模型，据此开展了对新型单向换向器的不确定度评价实验测试，结果表明，计时不确定度优于883×10-6、测量时间总不确定度优于924×10-6，量级均十分微小，该换向装置性能出色     

多传感器热式气体流量计的研制

针对大中型管道以及不规则流场中气体流量测量存在的问题, 研制了一种多传感器结构的气体流量计。在测量管道中按照对数线性法选取测量特征点,采用4个热式气体流量传感器获取特征点的流量信号,利用正交多项式拟合建立特性曲线的函数关系式。在不规则流场条件下对200mm口径样机进行实验。实验结果表明,多传感器测量方法能够明显改善单传感器的测量精度不高的问题。