| 题名 | 液体微小流量的非定常流测量原理与方法的研究 |
| 作者 | 魏列江 |
| 答辩日期 | 2009 |
| 导师 | 卢堃 |
| 关键词 | 微小流量 定常流 非定常流 孔口出流 测量原理 测量装置 |
| 学位名称 | 博士 |
| 英文摘要 | 随着流体系统向微小化方向的发展,对微小流量进行精确测量的需求越来越多。在医疗器械、流体元件检漏、不规则零件配合公差检验、微小流体器件流动特性研究、微小孔径或毛细管管径测量和生化防护等领域中,常常要对被测试件的微小流量(每分钟几毫升至几百毫升)进行高精度的测量,一般是在定常流条件下进行微小流量的测量。目前,定常流条件下测量流量时,测量系统必须具备高精度的液体恒压装置,这增加了测量系统的复杂性;再有,常用的流量仪表对于微小流量的测量存在误差大、仪表自身压力损失大等问题,难以直接应用于微小流量的测量系统中,定常流条件下测量微小流量的原理实质上就是“秒表-量杯法”,测量的自动化程度不高、操作复杂。针对目前微小流量测量中的上述问题,本文提出了一种用非定常流等效定常流测量微小流量的原理及其实现方法。基于流体力学非定常流伯努利积分理论,建立了圆角薄壁小孔、锐缘薄壁小孔和细长圆管等三种典型微小流道自由出流时,非定常流等效定常流测量应满足的水头适用条件;得出了典型微小流道中非恒定水头的非线性微分方程,分析了非定常流等效定常流测量的理论误差,并实验验证了理论分析的正确性。基于非定常流等效定常流测量微小流量的原理,成功研制出了一种人工机械心脏瓣膜返流量测量装置并实现产业化;针对静脉输液针的通流检测试验,设计出了多段标定的非定常流流量测量装置;针对水压轴向柱塞泵中配流盘摩擦副的间隙检测,设计出了通过测量间隙泄漏流量确定摩擦副间隙的测量装置。论文的主要内容：第1章,阐述了本课题的研究意义和目的,概述了微小流量测量的研究现状和发展状况,现有方法存在的问题,概述了本文的主要研究内容。第2章,在定常流条件下,建立了圆角薄壁小孔、锐缘薄壁小孔和细长圆管等三种典型微小流道自由出流的流动模型,基于流体力学定常流伯努利方程,推导出了典型微小流道出流的流量计算公式。根据微小流量测量的特点,分别设计了静态质量法、静态容积法、动态质量法和动态容积法测量装置,并指出了定常流条件下微小流量测量存在的问题。第3章,提出了用非定常流等效定常流测量微小流量的原理,在非定常流条件下,建立了典型微小流道自由出流的流动模型,基于非定常流伯努利积分,推导出了非定常水头下典型微小流道出流的流量计算公式,由此建立了非定常流等效定常流测量微小流量时,测量装置应满足的水头适用条件,并求解分析了理论误差。第4章,建立了微小流量的非定常流测量实验装置,对标准流量块进行了非定常流条件下的实际流量测量,该测量结果与定常流条件下的实际测量结果进行了对比,得出“实测的误差随着被试件过流断面面积a与测量容器过流断面面积A的比值a/A增大而增大”的结论,验证了理论分析的正确性。对测量的误差来源做了分析,提出了理论误差的补偿方法,第5章,介绍了人工机械心脏瓣膜返流量的非定常流测量装置研制过程,对本文提出的微小流量非定常流等效定常流的测量原理进行实际应用和验证。第6章,针对静脉输液针的通流检测试验,设计出了多段标定的非定常流流量测量装置;针对水压轴向柱塞泵中配流盘摩擦副的间隙检测,设计出了通过测量间隙泄漏流量确定摩擦副间隙的测量装置。最后,总结了本论文的研究工作和结论,展望了未来的研究工作。本文的主要创新点概括如下：(1)提出了用非定常流等效定常流测量微小流量的原理及其实现方法,为微小流量的测量方法及测量装置的设计提供了新的思路。(2)基于流体力学非定常流伯努利积分原理,得出了非定常流等效定常流测量微小流量的面积适用条件和水头适用条件。(3)研制成功了人工机械心脏瓣膜返流量的非定常流测量装置,并实现产业化。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 126 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/89638]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 魏列江. 液体微小流量的非定常流测量原理与方法的研究[D]. 2009. |
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