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供热系统中弯头对超声波流量计测量精度的影响

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 超声波流量计国内外研究现状

1.3 主要研究工作

第2章 超声波流量计工作原理及其在供热系统中的应用

2.1 超声波流量计概述

2.2 时差法超声波流量计工作原理

2.3 超声波流量计误差修正方法

2.4 超声波流量计在供热系统中的应用

2.5 本章小结

第3章 理想管段下超声波流量计流场数值模拟

3.1 数值模拟的基本方法

3.2 理想管段-等径式超声波流量计流场数值模拟

3.3 理想管段-变径式超声波流量计流场数值模拟

3.4 本章小结

第4章 异面双弯头下游超声波流量计流场数值模拟

4.1 单弯头管段流场数值模拟

4.2 异面双弯头管段流场数值模拟

4.3 模拟结果与实验结果对比分析

4.4 本章小结

第5章 平面双弯头下游超声波流量计流场数值模拟

5.1 平面双弯头管段-等径式超声波流量计流场数值模拟

5.2 平面双弯头管段-变径式超声波流量计流场数值模拟

5.3 模拟结果与实验结果对比分析

5.4 本章小结

结论及展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

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摘要

目前,针对用于热网运行管理以及热源厂与供热企业间贸易计量的大口径超声波流量计实际安装条件下测量精度的研究还较为欠缺。在实际的供热系统中,超声波流量计的测量精度容易受到上游阻流件的影响。本文通过CFD数值模拟对供热系统中不同组合形式弯头下游测量段流场情况进行分析,并通过计算得到模拟误差,将模拟误差与热态实流实验误差进行对比,进而分析不同弯头组合形式下游超声波流量计在供热系统中的测量误差。研究内容及结论如下: (1)选取等径结构和变径结构两种管段式超声波流量计安装在DN150和DN80的理想管段上,并对测量段出、入口处过流断面速度云图进行分析。结果表明:在理想管段条件下,流体到达测量段时,基本接近充分发展的均匀稳定流动状态,超声波流量计测量误差满足精度要求,且CFD数值模拟与热态实流实验能够相互验证,进而证明数值模拟模型的正确性。 (2)通过对单弯头(弯径比为1.5)内部及下游流场模拟,可以清晰地捕捉到弯管二次流分布,以及其在流动方向上速度梯度的变化情况,并在此基础上进行异面双弯头下游流场模拟分析。模拟结果显示:异面双弯头下游流场会产生明显涡流,通过对比径向速度占主流速度的比例可知,异面双弯头阻流件较单弯头对超声波流量计测量精度的影响更剧烈,且这种影响随着测量段与弯头之间距离的增加而减弱。 (3)选取等径结构和变径结构两种管段式超声波流量计针对平面双弯头下游流场进行模拟分析。模拟结果显示:流体流经多个紧密连接弯头时,因弯管二次流不能充分发展,且转向各异的弯头内部离心力作用方向相反并部分抵消,此时模拟结果显示速度分布较为均匀。

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