用于过热水蒸气和高炉煤气的喷嘴流量计的可视化设计与设计软件开发

摘要

用于测量介质流量的标准节流装置已广泛应用，测量的准确度高。本文从采用计算机进行系统的设计计算和采用 Fluent 数值模拟两方面对喷嘴流量计的可视化设计进行了深入的研究和分析，从而为新型喷嘴流量计在工程中的应用提供了理论依据。本文所做的工作主要有以下几方面： 本文对喷嘴流量计的设计计算软件进行了开发研究，遵照最新国际标准 ISO5167：2003 (E)。本软件免除繁琐费时的人工查表劳动：免除繁杂而易出错的辅助计算。后端数据库与设计计算功能的无缝集成，使得在集成输入输出窗口中既可进行设计计算，又可进行数据库查询、浏览或数据库操作。 本文利用计算流体动力学软件 Fluent 对标准的 ISA1932 喷嘴进行数值模拟研究和分析，采用三维建模软件 Pro/E 进行实体建模，采用 GAMBIT作为前处理软件，并介绍了 Fluent 软件的基本使用方法。通过数值模拟，得到管道和喷嘴流场内各个位置上的基本物理量 (如速度、压力、温度)等的分布，并且把分析的结果与喷嘴设计软件的计算结果做了比较，结果显示，应用 Fluent 软件模拟喷嘴和管道内部流场是可靠的。 本文利用Fluent软件对5种内轮廓曲线喷嘴进行了三维流动仿真，采用标准的 k-ε两方程湍流模型，数值模拟结果表明，当在相同的工作状态下，且流量相同的情况下，喷嘴的曲线形状影响差压值，从而影响喷嘴的流出系数。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1节流式差压流量计概述

1.1.1节流式差压流量计的发展概述

1.1.2节流装置研究的价值

1.1.3差压式流量计的组成与分类

1.1.4流量仪表的选择

1.2标准节流装置的检验方法

1.3节流式差压流量计的测量基本原理

1.4国际标准ISO516：2003(E)的主要变化

1.5课题研究的目的

1.6本课题的任务及研究的内容

1.6.1本课题的任务

1.6.2本课题研究的内容

第2章ISA1932喷嘴最新国际标准设计软件开发

2.1 ISA1932喷嘴研究概况

2.1.1 ISA1932喷嘴的结构形式

2.1.2喷嘴的取压方式

2.1.3被测流体物理参数的确定方法

2.2管道和喷嘴的参数计算

2.2.1管道和喷嘴材料的热膨胀系数

2.2.2差压上限值的确定

2.2.3流体通过节流装置的压力损失

2.2.4可压缩流体流量方程式

2.2.5 ISA1932喷嘴的流出系数和可膨胀系数计算公式

2.2.6 ISA1932喷嘴公式的使用条件

2.3利用VB软件开发喷嘴设计软件的研究方法

2.3.1 VB编程软件的特点

2.3.2使用VB创建应用程序的步骤

2.3.3 VB程序访问数据库的两种途径

2.3.4软件的设计方法流程

2.4节流装置设计系统的研究方法和软件开发

2.4.1软件的主要功能及特点

2.4.2软件适用的流体介质

2.4.3软件的计算命题类型

2.4.4软件的组成

2.5软件的使用步骤

2.5.1软件的主界面

2.5.2各种计算命题的计算方法

第3章插值程序模块与迭代计算模块

3.1插值程序的设计思路

3.2节流装置设计计算的迭代法介绍

3.3命题的计算机计算框图

第4章基于Fluent的喷嘴流场分析

4.1 Fluent软件概述

4.2制定分析方案

4.3网格文件的生成和边界类型的设置

4.3.1喷嘴的实体建模

4.3.2模型的网格划分

4.4检查网格并定义长度单位

4.4.1检查网格

4.4.2显示网格

4.5运行环境的选择

4.5.1参考压力的选择

4.5.2重力选项

4.6创建计算模型

4.6.1设置求解器

4.6.2能量方程

4.6.3湍流模型

4.7定义材料

4.8边界条件的选取

4.8.1定义边界条件概述

4.8.2流动入口和出口边界条件的设定

4.9求解初始化

4.10设置求解过程的监视参数与求解计算

4.11ISA1932标准喷嘴的流场分析

4.11.1模拟环境的描述

4.11.2喷嘴内部速度和压力分析

第5章不同喷嘴轮廓线形对流出系数影响分析

5.1不同轮廓曲线喷嘴简图

5.2不同曲线的喷嘴对流出系数影响的结果分析

5.3迭代计算结果与Fluent分析结果比较

5.4本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢