超聲波熱量表內水流特性的數值模擬及研究.pdf

1、隨著我國供熱體制的全面改革，按熱計量收費方式被廣泛推行，這促使熱量表行業(yè)得到迅速發(fā)展。超聲波熱量表以其獨特的優(yōu)勢，占據著相當一部分的市場份額。但由于我國現有的超聲波熱量表技術水平有限，與國外同類產品還存有一定的差距，因此迫切需要對超聲波熱量表進行深入研究。CFD技術在工程流體領域方面廣受應用，如何將數值模擬方法融入到超聲波熱量表基表內的水流特性分析中，對超聲波熱量表的設計和生產具有一定的指導意義。
　　本文首先論述CFD技術的基本

2、原理及工作過程，介紹常用的CFD商用軟件，分析數值模擬方法及建模過程，對自行設計的一款超聲波熱量表基表進行數值模擬，通過流場圖譜探討基表內復雜的水體流動狀態(tài)。其次，以此為基礎建立水流特性影響因素模擬試驗，分別對反射裝置直徑(d)、超聲波換能器露出高度(H)、縮管直徑(D)及兩反射裝置在中心軸線上的距離（L）等因素進行參數改變時，通過模擬所得的K系數分布規(guī)律及K系數標準差的情況，研究各因素對基表內水流特性的影響。反射裝置直徑適當減小能改善

3、流場品質，但尺寸過小又不利于超聲波信號的反射傳輸。超聲波換能器露出高度較小時在入口反射裝置反射面處會形成較大的漩渦范圍，而較大則于出口反射裝置頂端出現同樣的影響狀況。適當縮小縮管直徑對流場有整流作用，過小則出口反射裝置頂端的漩渦范圍增大，同時也不利于超聲波信號的完整傳輸。增大反射裝置軸向距離，可有效消除因反射裝置擾動而產生的漩渦，但其選取狀況受生產成本及其他影響因素所制約。綜合所得，d=14mm、H=12.4mm、D=14mm和L=84

4、mm為各影響因素的較優(yōu)值。
　　基于上述的研究，初步擬定一款較優(yōu)產品進行試生產，并與現有主流產品進行數值模擬比對。同時建立檢定實驗平臺，進行實際綜合性能分析，驗證其準確性。通過模擬和實驗結果，表明所選較優(yōu)產品測量精度較高，適用于后續(xù)進一步優(yōu)化研究。在其基礎上，本文最后通過改變基表縮管的形狀尺寸和采用復合結構，對內管超聲波信號的傳輸規(guī)律情況進行深入探究。結果顯示，大縮管直徑、縮管中加入內螺紋和采用復合結構，都有利于提高測量精度。