矿用瓦斯均速管流量计结构的优化设计

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1、浙江理工大学硕士学位论文矿用瓦斯均速管流量计结构的优化设计摘要均速管流量计具有结构简单，安装拆卸方便，不可恢复压力损失小，长期使用精确度高的特点，广泛应用于石油化工、电力、冶金和煤炭矿山等行业中测量大管径输送气体的流量计量。本文以150mm管径矿用瓦斯均速管流量计为研究对象，基于数值模拟和实验，采用正交试验和综合平衡分析法得出影响均速管流量系数的主效应因素，通过对流量系数和线性度进一步的分析，获得一组具有更低更稳定流量系数的均速管流量计结构参数。论文的主要内容如下：1.首先对模型流量计进行实流实验，获得不同流

2、量工况下流量计的差压和流量系数，将实验数据作为数值计算的基础。2.为了节省计算资源和时间，并考虑到模型的对称性，将三维模型简化成二维截面进行数值计算，基于三维模型流量计数值模拟及实验结果，对比分析了流量计四种二维截面计算的流量系数和压差，确定了能够表征流量计性能的二维计算截面。3.基于正交试验法综合考虑影响均速管流量计性能的参数：前端半径、长度、宽度和角度，每个参数各取3个水平，通过对多组模型的数值计算分析，分别得到流量系数或线性度误差最优的两组参数的几何模型；在此基础上，同时考虑流量系数和线性度误差，采用综

3、合平衡法得到综合性能最优的新模型结构；最后将优化后的流量计与原模型内部流场及性能进行了对比分析。4.分析了不同安装角度对优化后均速管流量计性能的影响，在总压孔轴线与来流方向呈0度、3度和6度三种工况下，对流量计进行了数值模拟计算，获得了安装角度对均速管流量计性能的影响规律。关键词：均速管流量计；数值模拟；流量系数；正交试验；结构参数；实流实验I浙江理工大学硕士学位论文矿用瓦斯均速管流量计结构的优化设计AbstractTheaveraging-velocitytubeflowmeteriswidelyusedi

4、nthelargediameterflowmeasurementinpetrochemical,power,metallurgy,coalmineindustriesduetoitssimplestructure,easyinstallation,removal,lowlossofunrecoverablepressureandthelong-termuseofhighprecisioncharacteristics.Inthispaper,the150mm-caliberaveraging-velocity

5、tubeflowmeterforminegasistakenasthestudyobject.Basedonnumericalsimulationandexperiment,themaineffectfactorsoftheaveraging-velocitytubeflowmeterflowcoefficientareanalyzedusingorthogonaltestandoverallbalancemethod.ByFurtheranalysisofflowcoefficientanditslinea

6、rity,anewstructuralparameterforaveraging-velocitytubeflowmeterisobtained,whichhassteadierandlowerflowcoefficient.Themaincontentsofthispaperaredescribedasfollows:1.First,Thereal-flowtestforthemodelflowmeteriscarriedouttoinvestigatethedifferentialpressureandf

7、lowcoefficientatdifferentflowrate,andtheexperimentalresultsisthebasisforverificationthecorrectnessofnumericalsimulation.2.Inordertosavecomputingresourceandtime,thethree-dimensionalmodelissimplifiedtotwo-dimensionalcrosssectionforthesimulationforthesymmetryo

8、fmodel.Basedontheresultsofnumericalsimulationandexperiment,thenumericalflowcoefficientandpressuredifferenceforfourtwo-dimensionalcrosssectionsofaveraging-velocitytubeflowmeterarecontrastivelyanalyzed.T