超声波流量计反射声道对比仿真研究.pdf

第30卷第1期
计算机仿真
2013年1月
文章编号:1006-9348(2013)01-0310-04
超声波流量计反射声道对比仿真研究
谢程程,朱云,王丽辰
(中国计量学院机电工程学院,浙江.杭州310018)
摘要:研究超声波東在管道内的反射对超声波流量计精度的影响。由于流体在管道内流速分布状况存在差异,使超声波流
量计修正系数受流体的流动状态影响造成测量误差。为改善由于传统声道分布在通过管道中心轴线的位置而不能全面地
反映整个横截面内流场分布的现状,提出将声道布置在弦上且反射声道均处于同一平面,利用计算流体动力学等进行数据
采集及处理,对比得出反射声道的流速分布修正系数的稳定性高于单一分布声道,降低流动状态对测量精度的影响,达到了
优化测量的目的。
关键词:超卢波流量计;计算流体动力学;流速分布修正系数;反射声道
中图分类号:TP391.9文献标识码:B
Contrast Studies and Simulation on Reflected Sound
Path for Utrasonic Flow Meter
XIE Cheng-cheng, ZHU Yun, WANG Li-chen
( College of Mechanical and Electrical Engineering, China Jiliang University, Hangzhou Zhejiang 310018, China
ABSTRACT: Research on accuracy of Ultrasonic Flow Meter influenced by the ultrasonic beam s reflection in the
pipe was conducted. Aiming at reducing the measurement error of the correction factor K caused by the flow condi
tion the theory of setting sound paths in the chord and the same plane was put forward so as to improve the status quo
of traditional sound path distributing at the center of axis instead of partially reflecting the flow field distribution of the
cross section. By using computational fluid dynamics, the relationships between the correction factor K and Reynolds
number can be obtained. The reflected sound paths correction factor K varied most slightly versus Reynolds number
than the traditional one and the optimization measurement was realized
KEYWORDS: Ultrasonic flow meter; CFD; The correction factor K; Reflected sound pat
引言
关且随雷诺数Re的变化而变化2,因此K系数是影响流量
超声波流量计是通过检测流体流动对超声波的作用来计测量精度的重要因素。
测量流量的仪表,超声波在流动的流体中传播时就载上流体
目前计算K系数的方法有传统标定法及仿真模拟法。
流速的信息,因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的传统标定法是将流量计安装在实际的实验装置中进行流量
流速,从而换算成流量。按其工作原理可以分为时差法、相测量,利用标准流量计对待检流量计的K系数进行标定。虽
差法、多普勒法及声朿偏移法等,时差法超声波流量计已发然实验标定得到的值准确性更好一些,但在不同的流动状态
展的较为成熟,广泛应用于工业、农业、海洋等领域。
下对几种声道设置进行系数标定,实验设备及实验条件等实
基于时差法超声波流量计的测量精度受到管内流动状现起来存在困难,对K系数的标定值会受到影响。目前利用
态的影响。超声波東测得的值反映的仅是沿声道上的线平仿真来进行K系数计算的实例也不在少数,但普遍是将超声
均流速,而计算流量所需要的是流过横截面上的面平均流波流量计的声道分布设置在通过管道中心的直径方向上,由
速,两者在数值上是不相同的,其差异取决于管道内的流速于管道内流动速度分布畸变及径向流速分量等因素的存在,
分布状况,所以引人流速分布修正系数K(简称K系数)对流K系数会受很大的影响)。
速分布进行补偿。K系数为超声波传播路径上的线平均流
本文所设计的时差法超声波流量计反射声道是将声道
速与管道横截面上的面平均流速之比,与超声波传播路径有
设置在弦上,利用超声波束在管道内的反射来增加声程从而
增加采样点数,减少流动畸变等因素的影响,避免了实际实
收稿日期:2012-02-29修回日期:2012-04-08
验布置声道带来的不便,可以更准确地反映出管道内的流场
万方数井