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流量计科里奥利质量流量计动态数值与结构优化设计

收藏本文 2024-02-16 点赞:7667 浏览:24044 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:科里奥利质量流量计(Coriops Mass Flowmeter, CMF)是利用流体通过做简谐振动管道时产生的科氏效应来测量流体质量流量的。同其他流量计相比具有计量精确,不易受温度、密度、流动状态的影响,可测范围广等诸多优点。为了提升CMF的测量精度,节省开发研制成本,对其进行动态数值浅析则显得尤为重要。本课题面向工程实际,运用开发的流固耦合数值浅析策略对影响CMF耦合频率和测量精度的各种因素进行浅析,浅析结果对其结构优化具有指导作用。本论文所做的主要工作概述如下:(1) CMF流固耦合数值浅析策略的开发介绍了运用有限元软件ADINA进行流固耦合数值浅析的策略,并以文献中的单直管型科里奥利质量流量计为例,计算不同流速下的相位差。计算结果与文献中数据具有很好的一致性,以而验证了该数值浅析策略的正确性。(2)双U型CMF流固耦合模态浅析和振动浅析文中以带有减振板的双U型CMF为例,运用流固耦合数值计算策略对其进行了流固耦合模态浅析和振动浅析,讨论了激振器和信号检测器的附加质量、减振板厚度和位置等因素对CMF耦合模态和相位差的影响。了解二者在不同影响因素下的变化走势,有助于据此设计测量管谐振频率的微调装置,可以有效避开工业现场低频振动的干扰;同时也可有效提升CMF的测量精度。(3)双U型CMF测量管振动特性浅析进行了双U型CMF测量管振动特性浅析,讨论了阻尼比、激振力幅值、激振频率对振幅比的影响。计算结果表明,振幅比与激振力的大小基本无关,并且阻尼变化时,共振频率随阻尼的增加而减小。(4)菱型CMF测量管形状结构优化讨论了决定菱型CMF测量管形状的主要参数对测量精度的影响。计算结果表明:扁平形状的测量管其转动惯量较大,测量精度亦较大。浅析结果可为菱型CMF测量管结构优化提供参考。关键词:科里奥利质量流量计论文流固耦合论文结构优化论文有限元浅析论文

    摘要5-7

    ABSTRACT7-12

    第一章 绪论12-25

    1.1 探讨背景及作用12-14

    1.2 典型 CMF 结构及组成14-15

    1.3 CMF 测量原理介绍15-18

    1.3.1 科里奥利力15

    1.3.2 单 U 型 CMF 测量原理15-17

    1.3.3 直管型 CMF 测量原理17-18

    1.4 CMF 分类18-21

    1.5 国内外探讨近况21-24

    1.5.1 基本振动微分方程21-22

    1.5.2 模态浅析22-23

    1.5.3 流固耦合有限元浅析23-24

    1.6 本课题探讨的主要内容24-25

    第二章 CMF 流固耦合数值浅析策略的开发25-41

    2.1 引言25-26

    2.2 流固耦合浅析基础26-27

    2.2.1 流固耦合不足分类26-27

    2.2.2 流固耦合数值浅析求解策略分类27

    2.3 流固耦合数值浅析商用软件比较27-29

    2.4 流固耦合数值浅析策略的开发29-34

    2.4.1 模态浅析29-30

    2.4.2 流固耦合振动浅析30-34

    2.5 单直管型 CMF 数值计算结果比较浅析34-40

    2.5.1 单直管型 CMF 有限元模型建立34-36

    2.5.2 计算结果及浅析36-40

    2.6 本章小结40-41

    第三章 双 U 型 CMF 流固耦合振动特性的影响因素探讨41-63

    3.1 引言41

    3.2 双 U 型 CMF 有限元模型的建立41-43

    3.3 耦合模态影响因素探讨43-50

    3.3.1 集中质量对耦合模态的影响44-46

    3.3.2 减振板厚度对耦合模态影响46-47

    3.3.3 减振板位置对耦合模态影响47-50

    3.4 CMF 相位差影响因素探讨50-57

    3.4.1 集中质量对相位差的影响50-52

    3.4.2 减振板位置移动对相位差的影响52-53

    3.4.3 检测点位置分布对相位差的影响53-57

    3.5 管接头焊接变形对 CMF 耦合振动特性的影响57-61

    3.5.1 测量管热弹塑性有限元浅析57-59

    3.5.2 焊接接头对 CMF 测量精度的影响59-61

    3.6 本章小结61-63

    第四章 CMF 测量管振动特性浅析63-71

    4.1 引言63

    4.2 单自由度简谐力作用下无阻尼系统振动论述63-65

    4.3 单自由度简谐力作用下有阻尼系统振动论述65-67

    4.4 双 U 型 CMF 测量管振动特性浅析67-70

    4.4.1 激振力幅值对振幅比影响67-68

    4.4.2 激振频率对振幅比影响68-69

    4.4.3 阻尼对振幅比影响69-70

    4.5 本章小结70-71

    第五章 菱型 CMF 结构优化71-77

    5.1 引言71

    5.2 菱型 CMF 测量管形状参数71-73

    5.3 有限元模型建立73-74

    5.3.1 材料参数73

    5.3.2 有限元网格划分及边界条件73-74

    5.4 流固耦合模态浅析比较74-75

    5.5 时间差和相位差比较75-76

    5.6 本章小结76-77

    第六章 结论与课题展望77-80

    6.1 主要探讨工作总结与结论77-78

    6.2 课题展望78-80

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