Разработка балочной конечно-элементной модели кориолисового расходомера, верифицированной по результатам испытаний

Аннотация

Рассмотрена задача разработки и верификации балочной конечно-элементной модели кориолисового расходомера (КР). Актуальность работы обусловлена необходимостью создания расчетных моделей, способных с высокой точностью описывать динамику измерительных трубок КР, в том числе при течении двухфазных сред. Целью исследования являлась разработка методики подбора параметров балочной модели, позволяющей одновременно удовлетворить трем критериям близости модели к натурному образцу: равенству рабочих частот, равенству кориолисовых частот и равенству временных задержек. Методика основана на конечно-элементной формулировке задачи о колебаниях балки Тимошенко, взаимодействующей с протекающей жидкостью, с учетом гироскопических связей. Для верификации модели проведены проливочные испытания натурного образца расходомера ДУ15 при фиксированном расходе воды и различных объемных долях воздуха. Корректировку модели осуществляли путем варьирования масс навесных элементов. Установлено, что задача оптимизации имеет множество решений, а для повышения точности ее решения требуется введение дополнительного варьируемого параметра – координат расположения боковых катушек. Показано, что «теоретическая» плотность среды не совпадает с плотностью, наблюдаемой на дисплее электронного блока, что может свидетельствовать о неравномерном распределении воздуха по трубкам. При этом в случае использования в верифицированной модели показаний плотности и массового расхода с опытного расходомера наблюдается практически полное совпадение расчётных и экспериментальных зависимостей рабочей частоты и временной задержки от объёмной доли воздуха, что указывает на осреднённый характер экспериментальных показаний.