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双流束旋翼式户用热量表的性能研究

作　者: 刘永辉
导　师: 杜广生
学　校: 山东大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 双流束热量表数值模拟叶尖间隙
分类号: TU833
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 93次
引　用: 2次
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内容摘要

目前，我国的供热体制正在进行改革，改变按照面积收费取暖的粗放方法，形成科学合理的价格机制，因此对热量表的需求量极大，但国产热量表的技术水平较低，与国外产品仍有一定的差距，迫切需要对热量表展开研究。本文主要针对双流束旋翼式户用热量表进行研究，对影响其性能的因素进行了分析，给出了相关规律，对热量表的设计具有一定的指导意义。本文采用了理论分析、数值模拟计算与实验研究相结合的方法对双流束旋翼式热量表的性能进行了研究。从提高热流体的温度和流量的测量精度和稳定性入手，通过对测量电路的分析，采用电桥加ADS1100模／数转换器的电路改进温度检测电路提高了温度的测量精度；采用FLUENT软件对基表的三维流场进行数值模拟，显示了基表的内部流场；分别采用了标准κ-ε模型和RNGκ-ε模型对基表内部流场进行计算，并与实验值相比较，确定了RNGκ-ε模型更适合旋翼式机械内流流场的计算；分析了不同叶尖间隙下基表的性能，并且得出了仪表系数K随着叶尖间隙的增大而减小、叶尖间隙增大会引起小流量测量的不稳定、进出口压损随着叶尖间隙的增大而减小等规律；通过数值模拟计算总结出底部肋板可以增强叶轮室的结构强度，使叶轮在轴向受力均匀。本文计算还对表前干扰进行了数值模拟，发现表前漩涡会对热量表的稳定性产生影响，并提出了相应的改进方法。本文通过数值模拟计算得出了大量的图谱，更加生动地展现了内部流场的信息。数值模拟计算与实验结果相互验证，说明了数值模拟计算的准确性及可行性，为更多的研究工作提供了依据。本文针对双流束旋翼式户用热量表性能的研究工作为热量表的设计及测量精度方面提供了相关的理论依据和指导，在一定程度上填补了国内在该领域的空白，具有一定的创新。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
主要符号  10-12
1 绪论  12-17
  1.1 选题背景  12-13
  1.2 热量表的国内外发展与研究状况  13-15
  1.3 课题研究内容及方法  15-17
2 热量表原理结构及性能分析  17-25
  2.1 热量表原理  17-19
    2.1.1 热量表定义及组成  17
    2.1.2 热量表工作原理  17-19
  2.2 热量表基表结构  19-22
    2.2.1 热量表分类  19-20
    2.2.2 双流束热量表的性能  20-22
  2.3 影响热量表性能的主要因素  22-25
    2.3.1 温度信号的采集  22-23
    2.3.2 流量信号采集  23-25
3 温度信号的采集  25-31
  3.1 温度采集方案  25-28
    3.1.1 基本构思  25-26
    3.1.2 ADS1100芯片  26-27
    3.1.3 I~2C总线通信  27-28
    3.1.4 HC4052芯片  28
  3.2 程序控制  28-30
  3.3 试验效果  30-31
4 CFD数值模拟计算  31-40
  4.1 CFD简介  31-34
    4.1.1 CFD定义  31
    4.1.2 CFD与理论分析、实验研究方法  31-32
    4.1.3 CFD的几种基本求解思想  32
    4.1.4 CFD的应用领域  32-33
    4.1.5 CFD数值模拟的步骤  33-34
  4.2 CFD数值模拟计算软件——FLUENT  34-38
    4.2.1 FLUENT适用对象  35
    4.2.2 FLUENT湍流求解模型——κ-ε模型  35-37
    4.2.3 在近壁区使用κ-ε模型的问题  37-38
  4.3 计算网格  38-40
    4.3.1 网格类型  39
    4.3.2 网格单元的分类  39
    4.3.3 网格生成软件GAMBIT  39-40
5 基表内部流场的数值模拟计算  40-58
  5.1 计算模型  40
  5.2 数学模型  40-41
  5.3 模型网格划分  41-45
    5.3.1 网格划分模型  41-43
    5.3.2 网格划分需要考虑的问题  43-44
    5.3.3 定子网格划分  44-45
    5.3.4 转子网格划分  45
  5.4 FLUENT中各种条件及控制参数的设定  45-47
    5.4.1 求解方法的选择  45-46
    5.4.2 计算边界条件  46
    5.4.3 湍流参数的确定  46-47
    5.4.5 近壁面处理  47
  5.5 标准κ-ε模型与RNGκ-ε模型的收敛  47-49
  5.6 计算结果及分析  49-58
    5.6.1 2500L/h流量下不同求解模型的结果  49-52
    5.6.2 叶尖间隙变化对仪表系数K和压损的影响  52-55
    5.6.3 底部肋板对热量表的影响  55-56
    5.6.4 表前流动不稳定对仪表系数K的影响  56-58
6 实验研究  58-67
  6.1 实验原理及方法  58-61
    6.1.1 仪表系数K的测量原理  58-59
    6.1.2 压损的测量  59-60
    6.1.3 始动流量的测量  60-61
  6.2 实验设备  61-62
  6.3 热量表仪表系数的测量  62-63
  6.4 压损的测量  63
  6.5 始动流量  63-64
  6.6 数据分析  64-67
    6.6.1 叶尖间隙对热量表仪表系数K的影响  64-65
    6.6.2 叶尖间隙对压损的影响  65-66
    6.6.3 叶尖间隙对始动流量的影响  66-67
7 综合分析和结论  67-71
  7.1 数值计算和实验的综合分析  67-70
    7.1.1 关于计算模型的选取  67
    7.1.2 叶尖间隙对热量表的影响  67-69
    7.1.3 底部肋板对热量表的影响  69
    7.1.4 表前干扰对热量表的影响  69-70
  7.2 结论  70-71
参考文献  71-74
致谢  74-76
学位论文评阅及答辩情况表  76

双流束旋翼式户用热量表的性能研究

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