科里奥利质量流量计动态特性的研究.doc

科里奥利质量流量计动态特性的研究.doc科里奥利质量流量计动态特性的研究图片:变形摘要应用有限元模态分析方法,对科里奥利质量流量计(CMF)单肓管简化模型进行了模态分析。这了考察CMF套管和支承管等对模态的煤响,对单育管CMF敕体模型,依据其轴对称结构特点,利用现成的二维CAD视图,导入到Marc4'旋转生成三维模型,进行模态分析。采用Lanczos法求解模态。最后研究了支承类型对测量管模态的影响,计算结果表明,边界条件不同,模态频率变化很大。关键词科里奥利质量流量计动态特性有限元模态分析0引言科里奥利质量流量计(CMF)是一种用于肓接测量质量流量的流量计,它在原理上消除了温度、压力、流体状态、密度等参数的变化对测量精度的影响,可以适应气体、液体、两相流、高粘度流体和糊状介质的测量,是一种高精度的适应范囤很广的测量方法,它还具有压力损失小、白排空、保持清洁等众多特点,是流量测量的发展方向Z-o科甲奥利质量流暈计,是利用流体流过振动管道时产生科甲奥利效丿应对管道两端振动相位的影响来测量流过管道的流体质量的。要深人了解CMF的工作情况并改进CMF的性能,有必要研究CMF的振动模态。其作用有:为了容易激振,一般都选择测量管的谐振频率作为激振频率;选择合适的激振频率避开工业现场的干扰,会给信号分离带来便利;激振器、拾振器和电路的设计及信号的处理都需要了解振动频率;拾振器的布置需要了解CMF的模态;结构优化,应力、应变以及疲劳寿命的计算;可以利用CMF系统屮的振动信号进行状态监测和故障预报;了解振动的过程,得到偏离理想振动下的误差以及补偿;了解干扰振动带来的误差,采取措施来消除或防上系统可能出现的干扰振动,从而确保CMF的精度和可靠性心科里奥利质量流量计测量原理概述科里奥利流量计有多种形式,下曲以单直管科里奥利流量计为例来讨论。如图I所示,测量管的中间设置有激振装置,两端设置有拾振传感器。没有流体流过的时候,管了的振动如图la所示,管了两端的振动状态相同。当流体流过振动管道时,就产生和激振频率相同的科里奥利加速度和科里奥利力,如图lb所示,AC段和CB段的科里奥利力大小相同,方向相反,作用禮加在测量管上,便管了产生了扭曲和振动相位变化。科里奥利力和流过管道的流体密度和流速成正比(即质量流量)。对于线性系统,可知质量流量却相位差成正比。3有限元模态分析CMF工作中,主要是要求测量管振动来实现对流量的测量,简单一点是只考虑测量管的振动,认为它是固定在CMF屮的;全面一点考虑,应该考虑对CMF敕体建模,主要部件都应该加入模型。实际屮,测量管两端并非刚性支承,如果要考虑套管等各个部件的振动,精确的理论模型会很复杂,一般只能采用有限元等数值计算方法来分析。木文屮将对CMF做些简化,暂不考虑激振器和拾振器的附加质量的煤响,也未考虑流固耦合的影响。采用MSC-Marc建立CMF的有限元模型。CAD几何模型和CAE模型的建立CMF为轴对称结构,可以采用二维有限元模型,这里为了提高分析精度,采用了实体模型。仅分析测量管时,由于其结构简单,所以可直接在Marc屮方便地建立实体模型。如果要分析CMF整体的振动情况,需要对CMF整体建立实体模型。结构较复杂,Marc中建模较麻烦,可以利用CAD软件建立模型。CMF为轴对称结构,采用二维CAD模型在Marc+旋转产生三维CAD模型的建模方法。绘图:在AutoCAD屮以1:1的