基于速度分布控制的涡轮流量计优化设计-测试计量技术及仪器专业论文.docxVIP

Optimization Design of Turbine Flowmeter Based on Velocity Distribution Control By Shuo Chen A Dissertation Submitted to China Jiliang University In partial fulfillment of the requirement For the degree of Master of Engineering China Jiliang University July, 2015 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 中国计量学院 或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 中国计量学院 有关保留、使用学位论文的 规定。特授权 中国计量学院 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借 阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（必威体育官网网址的学位论 文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 致 谢 三年的研究生学习生涯即将结束，在此我要感谢许多在工作学习和生活中 给过我帮助的良师益友。 衷心地感谢我的导师苏中地教授，本论文的工作是在我的导师苏中地教授 的悉心指导下完成的。攻读硕士学位期间，导师在我的学习上和生活上都给予 了的关心与帮助。他悉心的指导、严谨的态度、渊博的知识和认真负责的精神 使我受益匪浅。在此，我要向我的恩师致以最诚挚的谢意，衷心祝愿恩师身体 健康，工作顺利，桃李满天下！ 特别感谢张凯老师、苍南仪表厂研发中心主任林景殿工程师在我攻读硕士 学位期间给予的指导与帮助。感谢中国计量学院流体检测与仿真研究所的各位 老师们对我的教导和帮助。同时感谢苍南仪表厂的工程师们在实验方面对我的 帮助。 感谢我的同门程静和邵家存以及同年级的陈栋、陈琦、黄园林、商荣辉、 盛冰莹、吕丹妮、翟美红等人陪我度过三年的学习生活以及在此期间给予我的 帮助。感谢张鹏飞、裴江辉、李雪健、李艳玲等师兄师姐在学业上对我的指导。 实验室的全体成员以及我的师弟师妹们在我的学习与生活中给予了很多支持与 帮助，在此对他们表示感谢。 衷心感谢我的父母，他们对我的学习和生活提供了最大的帮助，他们的支 持与鼓励是我坚强的后盾。 衷心感谢所有关心我、帮助我、支持我的人！ 陈 铄 2015 年 6 月 I I PAGE PAGE VI 基于速度分布控制的涡轮流量计优化设计 摘要：气体涡轮流量计是法定认可的用于燃气贸易计量的三大流量仪表之一， 因其具有高精度、高可靠性、量程比大、重复性好、压损小等优点，被广泛用 于天然气计量领域，是关系现代生产、民生和国家发展的重要计量器具。随着 大量的气体涡轮流量计被用于贸易计量，需要对其性能提出更高的要求。 本文采用计算流体力学方法结合理论以及实验对 80mm 口径的 CNiM-TM 系列气体涡轮流量计进行研究，结合涡轮流量计流道内的速度分布对其压力损 失进行了分析讨论。主要研究工作和结果如下： (1) 对涡轮流量计进行工况条件下不同流量值的数值模拟研究，得到流道内 部速度分布、压力分布等数据。采用音速喷嘴气体流量标准装置进行实验，实 验结果与数值模拟结果差别很小。分析不同流量下涡轮流量计各部件对总压力 损失的影响及压力损失与流速的关系，得到流速与压力损失的二次函数关系； (2) 计算数据获得涡轮流量计各部件的压损系数，并分析各部件对压力损失 的影响。结果表明，后导流器相对于其他部件是压力损失的主要因素，约占总 压力损失的一半，随着流速的增加其压力损失占总压力损失的比例上升了 12.06%。这为该型号气体涡轮流量计减小压力损失的优化提供依据； (3) 根据以上结论，结合涡轮流量计流道内部的速度分布情况提出涡轮流量 计的改进方案，优化后导流器的几何结构并进行数值模拟计算，结果表明，新 后导流器的压力损失比原后导流器最高减少了 121Pa，采用新后导流器的涡轮流 量计比原涡轮流量计减少了 6.02%以上的压力损失。 关键词：涡轮流量计；速度分布；压力损失；数值模拟 分类号：TH814；UDC 621 Optimization Design of Turbine Flowmeter Based on Velocity Distri