【摘 要】
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针对目前国家热计量收费改革对热量表的迫切需求的现状,本文对国内外各种热量表的发展及生产状况做了简单介绍,并分析了热量表的工作原理。在传统的单流束基表的基础上,经过设计改进,在其流道入口处设置分流片,有效的降低了始动流量,改善流动状况,提高流量检测精度,形成了一种新型的双流束旋翼式户用热量表。本文采用理论分析、数值模拟与实验验证的方法对改进的双流束户用热量表的性能进行了研究。其中,理论分析渗透于数值
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针对目前国家热计量收费改革对热量表的迫切需求的现状,本文对国内外各种热量表的发展及生产状况做了简单介绍,并分析了热量表的工作原理。在传统的单流束基表的基础上,经过设计改进,在其流道入口处设置分流片,有效的降低了始动流量,改善流动状况,提高流量检测精度,形成了一种新型的双流束旋翼式户用热量表。
本文采用理论分析、数值模拟与实验验证的方法对改进的双流束户用热量表的性能进行了研究。其中,理论分析渗透于数值模拟及实验过程中,并对计算和实验起指导和补充作用。借鉴已有的旋转机械的数值模拟经验,应用计算流体力学软件,对双流束基表的内部流场进行了三维数值模拟。通过计算及结果分析,模拟显示基表的内部流场;比较在基表的叶轮室底座上添加分流片前后的流场差异;确定流经基表的流量与叶轮转速以及基表前后压损的关系;比较不同的紊流模型的适用性,找出合理的紊流模型;分析叶轮的受力情况以及流动参数、基表内部的关键部件对表内流动的影响,找出相关规律。最后,通过实验及理论分析来验证数值模拟的计算结果。
通过对计算所得的大量图谱及实验结果的综合分析发现,设置在基表的叶轮室底座上的分流片很好的起到了导向和增大叶轮转速的作用,有效的改善了基表内部的流动状况,提高了流量检测的精度;使用RNGk-ε紊流模型对多套不同的网格划分形式都没有得到收敛的解,标准k-ε紊流模型的计算结果与实验吻合较好;根据模拟计算的结果,分析旋转叶轮所受到的力矩,得出通过基表的流量与叶轮转速之间的正比关系,实验结果也证明了这一关系。另外,模拟计算以及实验均表明基表前后的压强损失与流量的平方成正比关系。
本文针对改进的双流束热量表基表的数值模拟及实验研究工作为基表的设计、提高基表的检测精度等方面提供了相关依据和指导,填补了目前国内在该领域的空白,有一定的创新。
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