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超声波流量计杂质对测量精度影响机理分析

农业机械学报 2020年第7期51卷 420-426页

作者：张蒙杜广生程浩杨悦山东大学能源与动力工程学院济南250061

水中杂质是引起超声波衰减、导致超声波流量计测量不准确的主要影响因素。采用数值模拟计算和实验研究相结合的方法,对含杂质水流的超声波流量计内部杂质分布及测量精度进行了研究。采用两相流数学模型进行内部流动的数值计算,获得了不... 详细信息

水中杂质是引起超声波衰减、导致超声波流量计测量不准确的主要影响因素。采用数值模拟计算和实验研究相结合的方法,对含杂质水流的超声波流量计内部杂质分布及测量精度进行了研究。采用两相流数学模型进行内部流动的数值计算,获得了不同杂质粒径在不同流量工况下的杂质分布规律,通过实验对含杂质水流的超声波流量计的测量误差进行分析,对数值计算结果进行了验证,探知了不同杂质粒径对超声波传播中心区域的影响及超声波测量误差的影响规律。结果表明,杂质粒径在0.02 mm以下,或者流量在1.05 m^3/h以上时,该工况下中心区域的杂质浓度分布基本保持一致,对超声波的传播和测量精度影响规律一致。结果可为超声波流量计在含杂质水质工况下测量精度的研究提供理论参考。

关键词：超声波流量计杂质颗粒中心区域测量精度两相流

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基于频谱分析法的超声波流量计流道结构优化

农业工程学报 2017年第24期33卷 104-110页

作者：耿介李冬彭玮杜广生山东大学能源与动力工程学院济南250061

大尺度漩涡对超声波流量计测量误差有直接影响,该文通过频谱分析法定量研究了63 mm超声波传播路径上各点的湍流脉动频率和特征长度,得到了大尺度漩涡的分布规律,明确了大尺度旋涡比较集中地出现在超声波流量计声波传播路径的中后部的现... 详细信息

大尺度漩涡对超声波流量计测量误差有直接影响,该文通过频谱分析法定量研究了63 mm超声波传播路径上各点的湍流脉动频率和特征长度,得到了大尺度漩涡的分布规律,明确了大尺度旋涡比较集中地出现在超声波流量计声波传播路径的中后部的现状,为超声波流量计的流道结构优化提供了重要依据。提出用"井"字形网栅限制声道中后部漩涡尺度的优化方案。研究了3种网栅布置方案(方案1:设置单层网栅于63 mm声波传播路径中后部;方案2:设置3层均布网栅分别位于声波路径4等分点处;方案3:以10 mm间距设置3层均布网栅于声波传播路径中后部)对大尺度旋涡的抑制效果。结果表明方案3效果最好,在Re=50 000条件下,湍流误差仅为0.18%,且压力损失较小。因此,该优化设计有良好的工农业应用前景。

关键词：超声波流量计结构优化 LES 湍流频谱分析压力损失

降湍栅条对超声波流量计内非定常湍流脉动的影响

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农业机械学报 2021年第5期52卷 420-426页

作者：张蒙耿介程浩杜广生山东大学能源与动力工程学院济南250061

在湍流条件下管内几何参数变化会引发非定常脉动,其中大尺度脉动会影响超声波流量计的测量。本文采用数值模拟计算和实验的方法对超声波流量计内非定常脉动流动进行研究。为了限制声波反射路径附近的湍流脉动,设计了一种降湍栅条。采用... 详细信息

在湍流条件下管内几何参数变化会引发非定常脉动,其中大尺度脉动会影响超声波流量计的测量。本文采用数值模拟计算和实验的方法对超声波流量计内非定常脉动流动进行研究。为了限制声波反射路径附近的湍流脉动,设计了一种降湍栅条。采用分离涡(Detached eddy simulation,DES)模型进行数值计算,并通过激光多普勒测速(Laser Doppler velocimetry,LDV)进行实验验证。基于模拟和实验数据,对引入降湍栅条的优化设计和无优化U型基表设计进行了对比。结果表明,从平均流场角度,引入直径1 mm降湍栅条对流场整体结构影响不大;从漩涡强度角度,降湍优化设计具有平顺水流的作用,抑制了反射路径附近的漩涡强度,在L=10~50 mm区域,比无优化设计的漩涡强度显著下降;从脉动尺度角度,降湍栅条抑制了湍流向大尺度的自由发展,在反射路径后半段,湍流尺度约降低50%。

关键词：超声波流量计 DES 频谱分析降湍栅条

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结构参数对超声波流量计水流特性影响的研究

仪器仪表学报 2016年第4期37卷 945-951页

作者：李冬孙建亭杜广生雷丽山东大学能源与动力工程学院济南250061 中国科学院工程热物理研究所北京100190

超声波流量计应用于小管径时,在基表内部加装反射装置,延长声程,提高测量精度。反射装置对超声波流量计基表内水流特性影响较大,为了优化表内水流特性,本文针对U型反射的特点提出两种改进措施:反射柱上部削平部分和在此基础上加装导流... 详细信息

超声波流量计应用于小管径时,在基表内部加装反射装置,延长声程,提高测量精度。反射装置对超声波流量计基表内水流特性影响较大,为了优化表内水流特性,本文针对U型反射的特点提出两种改进措施:反射柱上部削平部分和在此基础上加装导流片。利用SST K-ω模型,对3种基表内水流特性进行数值模拟,分析3种基表内流场分布、声道流速稳定性和压力损失。结果表明,反射柱上部削平部分没有改善流场分布,而在此基础上加装导流片流场明显得到改善,同时两者均增加了声道流速稳定性和减小了压力损失,但后者效果更为显著。

关键词：超声波流量计流场分布流速稳定性压力损失

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超声波流量计中反射装置的声-固耦合分析

仪器仪表学报 2015年第9期36卷 1945-1952页

作者：李冬苑修乐杜广生雷丽山东大学能源与动力工程学院济南250061

对超声波流量计中的反射装置进行有限元模拟计算,利用声-固耦合的方法将流体域内的声压和固体域中的结构变形联系起来。在流体域内求解Helmholtz方程,得到的声压作用于固体表面使得超声波反射装置受到载荷,而结构变形在固体边界的法向... 详细信息

对超声波流量计中的反射装置进行有限元模拟计算,利用声-固耦合的方法将流体域内的声压和固体域中的结构变形联系起来。在流体域内求解Helmholtz方程,得到的声压作用于固体表面使得超声波反射装置受到载荷,而结构变形在固体边界的法向上产生结构化加速度。选取一款超声波流量计的反射装置并将其置于无限大空间中,通过一个球体对计算区域进行分割得到有限元计算区域,将超声波换能器简化为垂直入射计算区域的平面波。通过对硬边界、铝材料和不锈钢的模拟结果进行对比,分析3种情况下超声波传播过程中3条路径上的声压级变化,得出固体域的结构变形对超声波传播过程中声压分布产生影响;不锈钢材料宜作为反射装置的材料。

关键词：超声波流量计声-固耦合结构变形

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厢式货车的气动附加装置及其减阻机理的分析

汽车技术 1994年第5期 23-28页

作者：杜广生杨绍华山东工业大学济南汽车制造总厂

厢式货车的气动阻力随着实用车速的提高而显著增大，在汽车总阻力中所占的比例越来越大，因而其减阻节能的问题日益突出。本文结合具体实例，分析了气流绕流厢式货车各部位的流动机制，明确了气动阻力产生的主要原因，通过对各种气动附... 详细信息

厢式货车的气动阻力随着实用车速的提高而显著增大，在汽车总阻力中所占的比例越来越大，因而其减阻节能的问题日益突出。本文结合具体实例，分析了气流绕流厢式货车各部位的流动机制，明确了气动阻力产生的主要原因，通过对各种气动附加装置减阻机理的分析，提出了减小厢式货车气动阻力的几种有效途径。

关键词：厢式载货汽车气动特性分析

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杂质颗粒对超声波传播特性及测量精度影响

农业机械学报 2021年

作者：张蒙杜广生程浩杨悦山东大学能源与动力工程学院

水中杂质是引起超声波衰减，导致超声波流量计测量不准确的主要影响因素。本文通过采用数值模拟计算和实验研究相结合的方法，对含杂质水流的超声波流量计内部杂质分布及测量精度进行了研究。通过两相流数学模型建立内部流动的数值计算... 详细信息

水中杂质是引起超声波衰减，导致超声波流量计测量不准确的主要影响因素。本文通过采用数值模拟计算和实验研究相结合的方法，对含杂质水流的超声波流量计内部杂质分布及测量精度进行了研究。通过两相流数学模型建立内部流动的数值计算，获得了不同杂质粒径在不同流量工况下的杂质分布规律，通过实验对含杂质水流的超声波热量表的测量误差进行研究，对数值计算和实验结果进行了验证，探知了不同杂质粒径对声波传播中心区域的影响及超声波测量误差的影响规律。结果表明杂质粒径在0.02 mm以下，或者流量在1.05 m;/h以上时，该工况下中心区域的杂质浓度分布保持一致，对声波的传播和测量精度影响规律一致。本文可以为超声波流量计在含杂质水质工况下测量精度的研究提供理论参考。

关键词：两相流模型超声波流量计中心区域测量精度

乘用车发动机活塞裙部刚度矩阵评价及试验研究

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内燃机工程 2013年第5期34卷 57-61页

作者：陶莉莉刘世英田小青杜广生山东大学能源与动力工程学院济南250061 山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255049 滨州职业学院滨州256603

乘用车发动机硅铝合金活塞裙部承载能力已趋于极限状态,合理的活塞裙部结构设计可以改善发动机的舒适性、经济性、可靠性、安全性。利用活塞裙部刚度变形系数作为评价准则,并与FEA分析和刚度测试试验相结合,是实现活塞轻量化设计的有效... 详细信息

乘用车发动机硅铝合金活塞裙部承载能力已趋于极限状态,合理的活塞裙部结构设计可以改善发动机的舒适性、经济性、可靠性、安全性。利用活塞裙部刚度变形系数作为评价准则,并与FEA分析和刚度测试试验相结合,是实现活塞轻量化设计的有效途径。研究表明:合理的调整裙部下端区域的刚度可以增大活塞的安全储备;减小裙部刚度可有效降低裙部接触压力,但活塞摆角和敲击动能都有不同程度的增大,设计时需要针对发动机不同性能的权重要求进行权衡。

关键词：内燃机活塞裙部刚度矩阵评价

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基于CFD的超声波气表结构与流动特性研究

仪器仪表学报 2018年第9期39卷 220-227页

作者：孔祥强郭璇杜广生胡德才山东科技大学机械电子工程学院青岛266590 山东大学能源与动力工程学院济南250061 山东兖矿铝用阳极有限公司济宁273500

基于计算流体力学（CFD）技术,对超声波燃气表进行了结构改进,并以声道测量段线面速度比K系数及其标准差ΔK来评价其性能。共涉及a～e 5种方案,结果表明,不同基表结构的K系数在不同流量下呈现出不同的变化趋势,且随流量的增大先减小而... 详细信息

基于计算流体力学（CFD）技术,对超声波燃气表进行了结构改进,并以声道测量段线面速度比K系数及其标准差ΔK来评价其性能。共涉及a～e 5种方案,结果表明,不同基表结构的K系数在不同流量下呈现出不同的变化趋势,且随流量的增大先减小而后趋于平缓。在小流量区前半部分,各方案K系数变化率大致相同,在小流量区后半部分,除方案a外各方案K系数曲线近似平行;在中流量区方案c～d的K系数变化率基本一致;在大流量区方案a～d的K系数曲线与横坐标轴近乎平行,方案e虽有一定的坡度,但其线性度较好。通过比较不同设计方案的标准差ΔK发现,方案e的流体速度分布最为均匀,但压损稍大。为后续超声波燃气表的性能研究、设计和结构优化提供了理论依据和参考。

关键词：超声波燃气表计算流体力学结构优化 K系数