CN109117579B - 一种多孔孔板流量计的设计计算方法 - Google Patents

一种多孔孔板流量计的设计计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109117579B
CN109117579B CN201811004346.3A CN201811004346A CN109117579B CN 109117579 B CN109117579 B CN 109117579B CN 201811004346 A CN201811004346 A CN 201811004346A CN 109117579 B CN109117579 B CN 109117579B
Authority
CN
China
Prior art keywords
orifice plate
flowmeter
plate flowmeter
fluid
porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811004346.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109117579A (zh
Inventor
郑文涛
张峰
苏明
祝洪美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Yunfan Zhizhun Technology Co ltd
Original Assignee
Shenyang Yunfan Zhizhun Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Yunfan Zhizhun Technology Co ltd filed Critical Shenyang Yunfan Zhizhun Technology Co ltd
Priority to CN201811004346.3A priority Critical patent/CN109117579B/zh
Publication of CN109117579A publication Critical patent/CN109117579A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109117579B publication Critical patent/CN109117579B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction

Abstract

本发明属于管道中流体流量测量技术领域，尤其涉及一种多孔孔板流量计的设计计算方法。其能解决现有方法对多孔孔板流量计进行计算时，计算过程困难、繁琐而且得到的数据不精确的问题。包括以下步骤：步骤1、建立多孔孔板流量计的流体域几何模型。步骤2、对所建立的多孔孔板流量计的流体域进行有限元网格划分。步骤3、设定流体域的边界条件。步骤4、设定流体介质的密度和动力学粘度以及可压缩流体的相关参数。步骤5、求解得到流体域内部介质的流量分布云图和压强分布云图。步骤6、获得该种多孔孔板流量计的流量和压降之间的关系。步骤7、对该种多孔孔板流量计的分度值和量程进行标记。

Description

一种多孔孔板流量计的设计计算方法
技术领域
本发明属于管道中流体流量测量技术领域，尤其涉及一种多孔孔板流量计设计计算方法。
背景技术
流量计大批量使用于流体工程中的管道流体流量测量，常见的流量计有浮子流量计、孔板流量计，文丘管流量计等。传统流量计具有计价高、体积大、流阻大、精度低和安装困难等缺点。多孔孔板流量计概念的提出，解决了单孔孔板流量计的体积大和流阻大等问题。
2005 年，化学工业出版社出版的《流量测量装置设计手册》，2010 年4 月出版的第31 卷第2 期《核动力工程》刊登的论文“多孔板流量测量的实验研究”，以及《钢结构》2006年第5 期第21 卷刊登的“基于均匀化方法的多孔板结构设计数值研究”等三篇文献中，分别介绍了多孔板的孔径、开孔率与阻力系数、压力损失、流量之间的关系和经验公式。但是这些公开的文献中提及的关系式和经验公式均为针对特定条件下，特定多孔孔板结构形式和非可压缩流体的解析计算。它忽略了多孔孔板几何结构和流体的可压缩性对阻力系数、压力损失、流量的影响，因此具有较大的误差和较差的适用性。
本发明中将采用有限元数值模拟的方法针对多孔形式的孔板流量计设计计算，考虑多孔孔板流量计的几何结构和流体可压缩性因素，重新定义每个多孔孔板流量计个体的阻力系数、压力损失和流量之间的关系。
发明内容
本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种多孔孔板流量计的设计计算方法，其能解决现有方法对多孔孔板流量计进行计算时，计算过程困难、繁琐而且得到的数据不精确的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤。
步骤1、建立多孔孔板流量计的流体域几何模型。
步骤2、对所建立的多孔孔板流量计的流体域进行有限元网格划分。
步骤3、设定流体域的边界条件。
步骤4、设定流体介质的密度和动力学粘度以及可压缩流体的相关参数。
步骤5、求解得到流体域内部介质的流量分布云图和压强分布云图。
步骤6、获得该种多孔孔板流量计的流量和压降之间的关系。
步骤7、对该种多孔孔板流量计的分度值和量程进行标记。
作为本发明的一种优选方案，所述多孔孔板流量计的流量和压降之间的关系标定是通过有限元计算的方法进行的。
作为本发明的另一种优选方案，所述多孔孔板流量计的分度值和量程标定是通过有限元计算的方法进行的。
作为本发明的另一种优选方案，所述的多孔孔板流量计的开孔率与阻力系数、压力损失、流量之间的关系是建立在多孔孔板流量计几何模型基础之上。
作为本发明的另一种优选方案，所述的多孔孔板流量计的开孔率与阻力系数、压力损失、流量之间的关系是建立在可压缩流体基础之上。
与现有技术相比本发明有益效果。
本发明计算方法省略了繁琐且难以精确计算的阻力系数、压力损失和流量值。同时也考虑了多孔孔板流量计几何因素对流量计使用过程中的影响情况。有限元方法计算获得的结果值的精度远远高于经验公式的结果。在流速和压强分布云图中能够更加直观的分析多孔孔板流量计的高压区域流体波动情况和低压区域的流场紊乱情况，而且能够考虑环境因素和流体介质因素，为多孔孔板流量计的实际应用提供理论指导和安全保障。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明多孔孔板流量计几何模型示意图。
图2是本发明多孔孔板流量计速度分布矢量图。
图3是本发明多孔孔板流量计压强分布云图。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤。
步骤1、建立多孔孔板流量计的流体域几何模型。
步骤2、对所建立的多孔孔板流量计的流体域进行有限元网格划分。
步骤3、设定流体域的边界条件。
步骤4、设定流体介质的密度和动力学粘度以及可压缩流体的相关参数。
步骤5、求解得到流体域内部介质的流量分布云图和压强分布云图。
步骤6、获得该种多孔孔板流量计的流量和压降之间的关系。
步骤7、对该种多孔孔板流量计的分度值和量程进行标记。
优选地，所述多孔孔板流量计的流量和压降之间的关系标定是通过有限元计算的方法进行的。
优选地，所述多孔孔板流量计的分度值和量程标定是通过有限元计算的方法进行的。
优选地，所述的多孔孔板流量计的开孔率与阻力系数、压力损失、流量之间的关系是建立在多孔孔板流量计几何模型基础之上。
优选地，所述的多孔孔板流量计的开孔率与阻力系数、压力损失、流量之间的关系是建立在可压缩流体基础之上。
即所述的多孔孔板流量计的流量和压降之间的关系标定是通过有限元计算的方法进行的。
所述的多孔孔板流量计的分度值和量程标定是通过有限元计算的方法进行的。
所述的多孔孔板流量计的开孔率与阻力系数、压力损失、流量之间的关系是建立在多孔孔板流量计几何模型基础之上。
所述的多孔孔板流量计的开孔率与阻力系数、压力损失、流量之间的关系是能够考虑流体可压缩性的。
以压力0.2MPa，流速3.14m/s，直管段口径为300mm，小孔截面积为大孔截面积的0.618倍的多孔孔板流量计计算为例：多孔孔板流量计几何模型如附图1，速度分布矢量图如附图2，压强分布云图如附图3。
首先在几何建模软件中建立多孔孔板流量计的几何三维实体模型，利用布尔运算的方法获得对多孔孔板流量计内部的流体域几何模型，并且定义流体域内各个边界条件加载区域的名称；利用网格划分软件，对流体域进行网格划分，划分形式为六面体网格自由划分；在有限元计算软件中加载边界条件，定义流体介质的材料属性，包括密度和动力学粘度以及可压缩流体的相关参数；求解计算得到速度分布矢量图和压强分布云图。多次修改流体入口速度，进行求解计算获得结果云图，记录对应的压降；最终获得流速与压降的关系，确定流量计量程和分度值，同时，观察流速矢量云图获得最佳的压降测量位置，推导出阻力系数，压力损失和流量值的关系。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多孔孔板流量计的设计计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立多孔孔板流量计的流体域几何模型；
步骤2、对所建立的多孔孔板流量计的流体域进行有限元网格划分；
步骤3、设定流体域的边界条件；
步骤4、设定流体介质的密度和动力学粘度以及可压缩流体的相关参数；
步骤5、求解得到流体域内部介质的流量分布云图和压强分布云图；
步骤6、获得该种多孔孔板流量计的流量和压降之间的关系；
步骤7、对该种多孔孔板流量计的分度值和量程进行标记。
2.根据权利要求1所述的一种多孔孔板流量计的设计计算方法，其特征在于：所述多孔孔板流量计的流量和压降之间的关系标定是通过有限元计算的方法进行的。
3.根据权利要求1所述的一种多孔孔板流量计的设计计算方法，其特征在于：所述多孔孔板流量计的分度值和量程标定是通过有限元计算的方法进行的。
4.根据权利要求1所述的一种多孔孔板流量计的设计计算方法，其特征在于：所述的多孔孔板流量计的开孔率与阻力系数、压力损失、流量之间的关系是建立在多孔孔板流量计几何模型基础之上。
5.根据权利要求1所述的一种多孔孔板流量计的设计计算方法，其特征在于：所述的多孔孔板流量计的开孔率与阻力系数、压力损失、流量之间的关系是建立在可压缩流体基础之上。
CN201811004346.3A 2018-08-30 2018-08-30 一种多孔孔板流量计的设计计算方法 Active CN109117579B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811004346.3A CN109117579B (zh) 2018-08-30 2018-08-30 一种多孔孔板流量计的设计计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811004346.3A CN109117579B (zh) 2018-08-30 2018-08-30 一种多孔孔板流量计的设计计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109117579A CN109117579A (zh) 2019-01-01
CN109117579B true CN109117579B (zh) 2022-12-27

Family

ID=64861690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811004346.3A Active CN109117579B (zh) 2018-08-30 2018-08-30 一种多孔孔板流量计的设计计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109117579B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111143952A (zh) * 2019-12-30 2020-05-12 西安国仪测控股份有限公司 一种超低压损的高精度质量流量计分析方法及应用
CN113673187A (zh) * 2021-09-17 2021-11-19 瑞大集团有限公司 一种小口径一体化高精度孔板流量计的设计工艺
CN114509369B (zh) * 2021-12-27 2023-12-05 中国石油大学(华东) 一种用于评价水溶性稠油降黏剂降黏效果的装置与方法
CN115906710B (zh) * 2022-12-27 2024-03-01 中国人民解放军海军工程大学 一种高压空气管路流动介质应力分布的模拟方法

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608170A (en) * 1992-02-21 1997-03-04 Schlumberger Technology Corporation Flow measurement system
US6422092B1 (en) * 1998-09-10 2002-07-23 The Texas A&M University System Multiple-phase flow meter
JP2008076134A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Tokyo Institute Of Technology 圧縮性流体の連続非定常流量発生装置および連続非定常流量発生方法、ならびに圧縮性流体の流量計検定装置
CN101567027A (zh) * 2009-03-30 2009-10-28 浙江信达可恩消防实业有限责任公司 一种ig541气体灭火系统的设计方法
CN102121837A (zh) * 2011-01-10 2011-07-13 天津大学 双锥形孔板浮子流量传感器
CN202048938U (zh) * 2011-04-18 2011-11-23 中国水利水电科学研究院 堰渠式流量计
CN102313582A (zh) * 2011-08-08 2012-01-11 瓮福（集团）有限责任公司 一种高精度差压流量计
CN202330230U (zh) * 2011-11-14 2012-07-11 河海大学 多孔介质多相流曲线测定及流型观测实验装置
CN102620776A (zh) * 2012-04-23 2012-08-01 王可崇 内置式中部通孔动节流元件流量计
CN103477345A (zh) * 2011-04-12 2013-12-25 界标制图有限公司 多孔介质中流量的变量高保真模拟
CN104236642A (zh) * 2014-10-08 2014-12-24 王可崇 新型中部通孔动节流元件流量计
CN105091959A (zh) * 2015-08-11 2015-11-25 辽宁聚焦科技有限公司 一种聚焦孔板流量计及其使用方法
CN105300350A (zh) * 2015-10-13 2016-02-03 武昌首义学院 一种数控标高仪、标高系统以及施工标高测量方法
CN106706268A (zh) * 2017-02-28 2017-05-24 吉林大学 多孔介质粘性阻力系数与惯性阻力系数测量方法及装置
CN107687876A (zh) * 2016-08-06 2018-02-13 赵乐 一种测量流体流量的测量装置及测量方法
CN107808049A (zh) * 2017-10-26 2018-03-16 南京大学 基于多孔介质三维微观结构模型的dnapl迁移数值模拟方法
CN108303149A (zh) * 2018-02-23 2018-07-20 南京亿准纳自动化控制技术有限公司 节流组件、整流及流量测量装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7231305B2 (en) * 2003-08-07 2007-06-12 Schlumberger Technology Corporation Flow rate determination
CN100447535C (zh) * 2003-10-30 2008-12-31 因万西斯系统股份有限公司 流量计的动态响应特性
US7082842B2 (en) * 2004-06-25 2006-08-01 Rivatek Incorporated Software correction method and apparatus for a variable orifice flow meter
US7121139B2 (en) * 2004-11-12 2006-10-17 Mks Instruments, Inc. Thermal mass flow rate sensor having fixed bypass ratio
US20170212275A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Chevron U.S.A. Inc. System and method for modeling the effects of fluid changes in low porosity hydrocarbon reservoirs

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608170A (en) * 1992-02-21 1997-03-04 Schlumberger Technology Corporation Flow measurement system
US6422092B1 (en) * 1998-09-10 2002-07-23 The Texas A&M University System Multiple-phase flow meter
JP2008076134A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Tokyo Institute Of Technology 圧縮性流体の連続非定常流量発生装置および連続非定常流量発生方法、ならびに圧縮性流体の流量計検定装置
CN101567027A (zh) * 2009-03-30 2009-10-28 浙江信达可恩消防实业有限责任公司 一种ig541气体灭火系统的设计方法
CN102121837A (zh) * 2011-01-10 2011-07-13 天津大学 双锥形孔板浮子流量传感器
CN103477345A (zh) * 2011-04-12 2013-12-25 界标制图有限公司 多孔介质中流量的变量高保真模拟
CN202048938U (zh) * 2011-04-18 2011-11-23 中国水利水电科学研究院 堰渠式流量计
CN102313582A (zh) * 2011-08-08 2012-01-11 瓮福（集团）有限责任公司 一种高精度差压流量计
CN202330230U (zh) * 2011-11-14 2012-07-11 河海大学 多孔介质多相流曲线测定及流型观测实验装置
CN102620776A (zh) * 2012-04-23 2012-08-01 王可崇 内置式中部通孔动节流元件流量计
CN104236642A (zh) * 2014-10-08 2014-12-24 王可崇 新型中部通孔动节流元件流量计
CN105091959A (zh) * 2015-08-11 2015-11-25 辽宁聚焦科技有限公司 一种聚焦孔板流量计及其使用方法
CN105300350A (zh) * 2015-10-13 2016-02-03 武昌首义学院 一种数控标高仪、标高系统以及施工标高测量方法
CN107687876A (zh) * 2016-08-06 2018-02-13 赵乐 一种测量流体流量的测量装置及测量方法
CN106706268A (zh) * 2017-02-28 2017-05-24 吉林大学 多孔介质粘性阻力系数与惯性阻力系数测量方法及装置
CN107808049A (zh) * 2017-10-26 2018-03-16 南京大学 基于多孔介质三维微观结构模型的dnapl迁移数值模拟方法
CN108303149A (zh) * 2018-02-23 2018-07-20 南京亿准纳自动化控制技术有限公司 节流组件、整流及流量测量装置

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Numerical simulations for multi-hole orifice flow meter;V.K. Singh等;《Flow Measurement & Instrumentation》;20151231;第45卷;第375-383页 *
V锥流量计的优化设计;孙德志等;《机械设计与制造》;20090308(第03期);第13-15页 *
基于CFD的大口径锥管浮子流量计结构设计;朴立华等;《天津大学学报》;20100915(第09期);第54-59页 *
基于均匀化方法的多孔板结构设计数值研究;曾青等;《钢结构》;20061022(第05期);第68-71页 *
多孔均流式流量计的结构设计与特性仿真;周乃君等;《仪表技术与传感器》;20150515(第05期);第54-56页 *
多孔孔板流量计流场仿真;于洪仕等;《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》;20140115(第01期);第65-70页 *
多孔板流量测量的实验研究;马太义等;《核动力工程》;20100415(第02期);第130-134页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109117579A (zh) 2019-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109117579B (zh) 一种多孔孔板流量计的设计计算方法
Sawyer The flow due to a two-dimensional jet issuing parallel to a flat plate
CN105781539A (zh) 一种致密油气储层饱和度测井计算方法
CN203658217U (zh) 一种渗流启动压力梯度测试实验装置
Zheng et al. Study of acoustic transducer protrusion and recess effects on ultrasonic flowmeter measurement by numerical simulation
CN104101564A (zh) 一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的装置及方法
CN105091838B (zh) 一种长距离输水渠道糙率原型观测测定方法
CN109682850B (zh) 一种在线渗吸实验用核磁共振测试装置及实验方法
CN111767663A (zh) 一种基于cfd仿真的阀门流量系数便捷计算方法
CN105651351B (zh) 一种基于称重原理的滴管式气体流量测量装置及方法
CN101587055B (zh) 基于标定渗透实验的标准试件
CN109829210B (zh) 一种基于cfd数值计算的s型皮托管系数标定方法
CN113553737B (zh) 一种基于阀门压差的阀门流量预测方法
CN113656926A (zh) 基于Schohl卷积近似的管道瞬变流模拟方法
CN113338904A (zh) 一种海上油井产能评价方法
CN202956170U (zh) 一种标准表法液体流量计在线校准标准装置
CN204705570U (zh) 一种自动压力检测的渗透率实验装置
CN102519556B (zh) 一种大口径电磁流量计在线校准的方法
CN116698141A (zh) 一种不同工况下超声波流量计的测速误差修正方法及系统
CN108280300B (zh) 基于计算流体力学的大数据流量计开发方法
Hao et al. Influence of the hole chamfer on the characteristics of a multi-hole orifice flowmeter
CN114184239A (zh) 一种基于最优收缩度中心圆柱矩形槽的渠道测流法
CN114330156A (zh) 一种基于中心圆柱矩形槽比尺效应的渠道测流法
Zhang et al. Experimental research of averaging pitot tube flow sensors with flow conditioning wing
CN204177426U (zh) 插入式一体型温压补偿托巴管流量计

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: B511 #, No. 20, No.4 Street, Shenyang Economic and Technological Development Zone, Shenyang, Liaoning 110870

Applicant after: Shenyang Yunfan zhizhun Technology Co.,Ltd.

Address before: No. 116, Shenliao West Road, Shenyang Economic and Technological Development Zone, Shenyang, Liaoning 110870

Applicant before: SHENYANG YUNFANG TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant