Page 72 - 《真空与低温》2025年第5期

刘 冰等：大口径 LNG 科氏质量流量计模态分析 611

型的壁厚则选择 12 mm、12.5 mm、13 mm、13.5 mm、 158
14 mm、14.5 mm。 156
154
550 空管 152 空管
500 水 固有频率/Hz 150 水
液化天然气 液化天然气
450 148
400
固有频率/Hz 350 144
146
300
142
250
15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5
200
厚度/mm
150
100 图 10 不同工质下双直管型测量管的固有频率随壁厚变化
1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 2 000 Fig. 10 The natural frequency of the double-straight measuring
长度/mm
tube varies with wall thickness under different working
图 8 不同工质下双直管型测量管的固有频率随长度变化 conditions

Fig. 8 The natural frequency of the double-straight measuring

tube varies with length under different working conditions 130

128
500 空管 126
水
450 空管
液化天然气 124
400 固有频率/Hz 122 水
液化天然气
固有频率/Hz 350 120
300
118
250
200 116
12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5
150
厚度/mm
100
900 1 100 1 300 1 500 1 700 1 900 2 100 图 11 不同工质下四直管型测量管的固有频率随壁厚变化
长度/mm
Fig. 11 The natural frequency of a four-straight measuring tube
图 9 不同工质下四直管型测量管的固有频率随长度变化 varies with wall thickness under different working conditions

Fig. 9 The natural frequency of a four-straight measuring tube
varies with length under different working conditions 3 结论

图 10 和图 11 分别展示了不同工质下双直管 本文针对液化天然气大口径科氏流量计开展
与四直管型测量管一阶固有频率随厚度的变化。 模态分析。通过建立低温流固耦合数值模型，探究
从图中可以看出，双直管与四直管型测量管的一阶 不同排布方式下直管型测量管各阶振型的特点，并
固有频率均呈现近似线性变化的趋势。双直管与 依据其工作特性与固有频率，合理确定了测量管的
四直管型测量管的壁厚增加通过提升截面惯性矩， 排布方式。同时，对测量管分别实施了干模态与湿
使干湿模态的一阶固有频率均呈近似线性增长趋 模态分析，为后续液化天然气科氏质量流量计的振
势，例如四直管的空管固有频率从 128.58 Hz 增大 动特性研究及结构优化设计提供了理论与数据支
至 129.33 Hz。因为当直管处于一阶模态时，其主 撑。得出以下几点结论：
要形变形式为弯曲形变。壁厚的变化改变了测量 （1）综合分析不同排布构型对科氏质量流量计
管与分流板的接触面积，进而引发测量管刚度的 测量管固有频率的影响。通过仿真分析发现直管
变化，这种刚度的改变直接体现在一阶固有频率的 排布方式的差异主要作用于测量管系统的惯性矩
数值变化上。但是与管长相比，其影响程度相对 特性，具体表现为管路截面内直管数量增多导致惯
较小。 性矩减小，固有频率下降。在多种排布中，单直管