АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ПОГРЕШНОСТЬ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ ПРИНЦИП
ДЕЙСТВИЯ РАСХОДОМЕРОВ 7
1.1 Элементы теории 8
1.2 Основные типы расходомеров 15
1.3 Принцип действия кориолисового расходомера 17
1.4 Основные типы кориолисовых расходомеров 21
1.5 Описание экспериментальной установки 25
Выводы по первой главе 33
2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОЛЕБАНИЯХ 34
2.1 Параметрические колебания 34
2.2 Вынужденные колебания линейной системы с одной степенью свободы .... 48
Выводы по второй главе 60
3 ПОПЕРЕЧНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ 61
3.1 Основные допущения и уравнение поперечных колебаний линейной
системы 61
3.2 Краевые и начальные условия 64
3.3 Собственные формы колебаний линейной системы и функции, их
определяющие 66
Выводы по третьей главе 70
4 МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗ КОЛЕБАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ТРУБЫ ПРИ
ИМПУЛЬСНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 71
4.1 Постановка задачи 71
4.2 Вычислительная схема метода 73
4.3 Вычислительный эксперимент 75
Выводы по четвертой главе 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 90
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 103
В настоящее время одной из актуальных задач в области ресурсосбережения является проблема эффективности контроля расхода жидкостей и газов в трубопроводах. Контроль осуществляется посредством кориолисовых расходомеров. Принцип работы датчика учета основан на разности фаз колебаний участков труб трубопровода, по которым движется среда. Разность фаз определяется из характеристик поперечных колебаний трубы, по которой движется поток жидкости. Построение математической модели процесса поперечных колебаний базируется на результатах, представленных в работах [1, 2]. Развитию и исследованию методов определения характеристик колебаний трубы посвящены работы [3-5]. Причиной возникновения колебаний являются движение среды внутри трубы и внешние воздействия. Внешние воздействия порождают дополнительную вибрацию в трубах, которая может привести к искажению показаний расходомера, нарушению герметичности, расшатыванию опор и другим негативным последствия. Исследованию влияния внешних воздействий на результаты измерений посвящены работы [6, 7]. В данных работах исследуются зависимости колебаний участков труб трубопровода от скорости потока жидкости, места приложения силы, а также параметров трубы и жидкости.
Динамические измерения связаны в первую очередь с изучением закономерностей протекания физических процессов в исследуемых объектах. Поэтому роль динамических измерений особенно велика в областях науки, связанных с исследованием структуры материи, анализом и синтезом новых веществ и материалов, изучением объектов в экстремальных условиях, и так же, в отраслях техники и производства, для которых характерно создание новых технологических процессов, испытание новых машин, приборов и аппаратов.
Не лишним будет заметить, что нахождение оценок динамических характеристик систем (электрических, механических) - задача всегда трудоемкая и требующая значительных затрат. И, скажем, при серийных испытаниях новых устройств (систем) большую роль играют быстрота и затраты на аттестацию устройств.
Целью работы является разработка метода обработки результатов динамических измерений в условии неполной исходной информации при наличии шума [1,2].
Задачи данной работы заключаются в:
1. валидации математической модели колебаний трубы;
2. разработке численного метода определения функции колебания и определения разности фаз колебаний элементов трубы;
3. исследование влияния различных параметров модели на результаты работы метода;
4. проведении сравнительного анализа численного решения с тестовыми функциями на основе имитационного моделирования;
5. получении результатов вычислительных экспериментов по нахождению разности фаз для измерения расхода жидкости с помощью кориолисового расходомера.
Актуальность задач, возникающих в инженерной практике при проведении динамических измерений, определяется необходимостью поиска их решения для условий, приближенных к условиям применения систем.
При этом актуальность данной темы определяется еще необходимостью увеличения достоверности измерений в динамическом режиме при сохранении требуемого уровня оценивания метрологических характеристик. Так использование эталонных градуировочных средств практически не всегда возможно: такие средства, в ряде случаев имеются в стране в единичных экземплярах.
Научная новизна работы заключается в том, что предложен новый метод определения функции колебания и определения разности фаз колебаний, основой которого служит конечно-разностный подход.
Практическая значимость: результаты предложенного метода являются основой для измерений расхода жидкости с помощью кориолисового расходомера.
В ходе данной работы проведена валидация математической модели колебаний трубы; разработан численный метод определения функции колебания и определения разности фаз колебаний элементов трубы; исследовано влияния различных параметров модели на результаты работы метода; проведен сравнительный анализ численного решения с тестовыми функциями на основе имитационного моделирования. По окончанию вычислительных экспериментов был сделан вывод о возможности определения функции колебаний из предложенной системы дифференциальных уравнений, используя явную схему, и фазы колебаний были найдены. Результаты разработанного метода являются основой для измерений расхода жидкости с помощью кориолисового расходомера.
Результаты данной работы прошли апробацию в ходе международной конференции. На разработанный метод было получено свидетельство о регистрации программы для ЭВМ Приложение 1.
