基于全对称柱塞结构的微小气体流量标准装置的研究-仪器仪表工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 中图分类号 TB937 学校代码 10356 UDC 533 密级 公开 硕 士 学 位 论 文 MASTER DISSERTATION 基于全对称柱塞结构的微小气体 流量标准装置的研究 Research of the Tiny Gas Flow Calibrate Device Based on Holosymmetry Piston Structure 作 者 常向月 专业领域 仪器仪表工程 校内导师 谢代梁 教授 校外导师 程佳 副研究员 申请学位 工程硕士 论文类型 应用研究 二〇一四年六月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 中国计量学院 或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 中国计量学院 有关保留、使用学位论文的 规定。特授权 中国计量学院 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借 阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论 文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 致 谢 光阴似箭，岁月如梭，两年半的研究生生涯一转眼就过去了，在毕业设计 即将完成之际，我对研究生期间关心、爱护、教育和帮助过我的老师、同学、 亲人以及朋友表示衷心的感谢！ 首先要感谢我的导师谢代梁教授和程佳博士，感谢两位导师在我硕士研究 生期间给予我细心的指导和无微不至的关怀。无论从论文选题还是论文架构、 文字细节都给予了极大的帮助。正是因为他们，让我在科学研究和学习的道路 上有了长足的进步，同时，他们严于律己的治学态度和积极乐观的生活态度为 我在工作、学习以及生活上都树立了良好的榜样，时刻激励我不断前进。 感谢沈文新教授级高工和徐志鹏老师以及浙江省计量科学研究院所有相关 人员对我学习、工作的指导和帮助。感谢黄震威、王文林、陈慧云、郭斌、滕 鹏飞、张永超、朱跃、程宁、刘世刚、叶肖锋等师兄师姐给予我的帮助和支持； 感谢于君坦、吴欢欢、梁雪敏、秦广素、许骁、朱文君、钱浩涵等同学，是你 们给了我和睦、团结、友好的学习生活环境。 最后，我要感谢我的父母，感谢他们多年来一直默默支持着我，对我无限 的关心以及无私的付出，没有他们的支持和理解，就不会有我今天的一切。 谨以此文献给我深爱的父母，老师，同学和朋友们！ 常向月 2014 年 6 月 基于全对称柱塞结构的微小气体流量标准装置的研究 摘要：活塞式气体流量标准装置是一种可用于直接测量气体流量的容积式原级 标准装置，因具有工作稳定可靠、精度高、工作压力可调、检定效率高和易实 现自动化控制等特点，受到流量计量行业的极大关注。为研究国内微小气体流 量量值溯源与传递方法，同时探索微尺度气体流量仪表的计量特性，本论文设 计了一套对称柱塞式微小气体流量标准装置。该标准装置前后柱塞结构完全对 称，利用柱塞运动置换前后气缸内相同体积的气量，以达到气体温压参数恒定， 实现高精度流量测量目的。 本文首先分析总结了微小气体流量标准装置的分类及其研究现状，而后针 对活塞式气体流量标准装置的工作原理，提出了全对称柱塞结构微小气体流量 标准装置的总体设计方案、机械结构设计方案，同时根据不同被检表的特性制 定了相应的检定模型。另外采用计算流体动力学方法，通过 FLUENT 仿真软件， 对标准装置内部流场进行了动态仿真，分析验证了装置的可行性。采用 PLC 对 不同检定模型开发设计了相应下位机检定系统，并通过 LabVIEW 编程平台完成 了上位机检定监控和数据采集处理系统。最后对标准装置进行了一系列实验研 究，并对标准装置及被检表进行了不确定度分析与评定。 实验研究表明，检定过程中工作腔流场温度、压力稳定，微小波动引起的 不确定度可忽略不计，标准装置扩展不确定度为 0.24%（k=2），能用于实现 （5-1000）mL/h 范围内质量流量计、皂膜流量计、浮子流量计的检定。 关键词：全对称柱塞；微小气体流量；流量标准装置；FLUENT 分类号：中图分类号 T B937； UDC 533 I Research of the Tiny Gas Flow Calibrate Device Based on Holosymmetry Piston Structure Abstract: Pisto