基于CFD的超声波流量计最优声道位置研究

时差法超声波流量计圆形管道内不同声道位置上流体平均流速与管道截面平均流速的关系已被广泛研究,但是对于非圆形测量管体尚缺乏相应报道.本文针对某种方形管道,采用计算流体动力学(CFD)方法获得管道内的流场分布,进而通过数值计算得到时差法超声波流量计不同声道上K系数(即超声波传播路径上流体平均流速与管道截面流体平均流速之比)随雷诺数的变化关系,并选取K系数随雷诺数变化最小的声道作为最优声道,研究结果有利于简化流量补偿计算.     

超声波气体流量计检测精度影响因素分析

在天然气的管道运输过程中,提高气体流量测量的精度是提高运输效率、避免安全事故发生的关键技术。利用流体力学仿真（CFD）方法建立组合双弯管及变径管道模型,定量计算修正系数,对双声道超声波流量计结构和安装位置对于管道内气体速度场的影响进行研究。通过仿真得出超声波流量计的最优声道位置,并结合实验验证了仿真结果的可信性。模拟结果表明,双弯管和变径管与超声波流量计的安装位置至少为10D才能保证流体充分流动;通过修正系数随雷诺数的变化情况得出双声道超声波流量计的最优声道位置为距管道截面中心0.25D处。研究结论对于不同性质气体的流量检测同样适用,为工业中气体运输检测精度的提高以及超声波流量计的优化提供了依据。     

探头扰流对多声道超声波流量计测量结果影响研究

为了研究探头扰流对高精度多声道超声流量计测量结果影响的机理,基于计算流体力学数值仿真技术对超声波流量计内部三维流场进行仿真,并对探头附近流场进行分析。提出了一种用8个面的平均速度替代声道位置平均速度的数据提取方法,适用于扰流对测量结果影响的定量分析。对比未带扰流和带有扰流的仿真模型,结果表明：探头处的扰流对积分结果带来的最大误差为0.60%。用K系数修正消除系统误差后,得到因探头扰流引起的最大积分误差为0.16%。     

流量计中超声波传播速度校正方案

介绍在超声波流量计中,超声波在不同水温下传播速度的非线性校正方案。利用本文提及的校正方法,可以实时改变流量公式计算中超声波的传播速度值,有效地提高流量计量的准确度。     

超声波流量计换能器的人射角及振荡频率对测量精度的影响

文中以时差法为例,分析了超声波换能器中超声射线入射角及振荡频率对测量精度的影响,给出了换能器的选择原则。     

超声波流量计的高精度测量技术

本文研究了时差法超声波流量计传播时间的测量技术,采用高性能的复杂可编程逻辑器件（CPLD）代替分立器件,以提高系统的稳定性和可靠性;利用超声波信号的自动增益控制（AGC）和复杂的逻辑控制实现信号的精确测量;利用逻辑分析实现倍频,使计数器的计数频率达到160MHz,通过软件和硬件方法实现传播时间范围控制和可靠性检验。实验结果表明,超声波传播时间误差在7纳秒以内,达到了设计要求。     

巴纳XMT868超声波流量计在油水计量方面的应用

本文介绍了超声波流量计的原理和巴纳XMT868在油田原油生产、注水中的应用。针对日常维护中出现的问题,提出简单实用的在线故障诊断和编程方法。     

一种提高超声波多普勒流量计测量精度的方法

由于强噪声背景下的多普勒超声波回波信号属于微弱信号,传统谱分析方法对微小多普勒偏移量的测量误差较大,使得现有的超声多普勒流量计在应用范围和测量精度上受到限制,因此提出采用Zoom FFT结合卡尔曼滤波来提高多普勒流量计的测量精度。文中首先采用Zoom FFT来提高多普勒回波信号的频率分辨率,然后通过卡尔曼滤波器递推跟踪频率偏移值,最后在Matlab环境下实现了Zoom FFT算法和卡尔曼滤波算法。现场测试结果表明:采用Zoom FFT结合卡尔曼滤波可以提高流量测量精度。     

超声波流量计换能器的入射角及振荡频率对测量精度的影响

文中以时差法为例,分析了超声波换能器中超声射线入射角及振荡频率对测量精度的影响,给出了换能器的选择原则。     

气体超声流量计声道的设计与应用

介绍气体超声流量计的组成、工作原理以及声道设计原理,着重分析和阐述了声道的形式和数量对流量测量精度的影响,以及不同声道组合形式对应用条件的要求,为产业化设计和应用提供了依据。     

多普勒超声波流量计测量中异常现象分析

本文分析了采用多普勒超声波流量计测量水流量时,出现的几种异常现象产生的原因--水中混气,并提出了解决办法.     

用超声波流量计测量成品油计量技术

本文讨论了时差法成品油超声波流量计的基本原理、优缺点等。给出成品油典型的计量设计流程图和在线实流标定方法、检定曲线。为广大设计工程师提供出一种设计的技术选择方案。     

TDC-GP2高精度时间测量芯片在时差法超声波流量计中的应用

叙述高精度时间测量芯片TDC—GP2在时差法超声波流量计中的应用。详细介绍了测时芯片TDC—GP2的结构和功能原理,以及在超声波流量计时间测量模块中系统硬件部分的实现。     

超声波流量计中反射装置的声-固耦合分析

对超声波流量计中的反射装置进行有限元模拟计算,利用声-固耦合的方法将流体域内的声压和固体域中的结构变形联系起来。在流体域内求解Helmholtz方程,得到的声压作用于固体表面使得超声波反射装置受到载荷,而结构变形在固体边界的法向上产生结构化加速度。选取一款超声波流量计的反射装置并将其置于无限大空间中,通过一个球体对计算区域进行分割得到有限元计算区域,将超声波换能器简化为垂直入射计算区域的平面波。通过对硬边界、铝材料和不锈钢的模拟结果进行对比,分析3种情况下超声波传播过程中3条路径上的声压级变化,得出固体域的结构变形对超声波传播过程中声压分布产生影响;不锈钢材料宜作为反射装置的材料。     

高精度超声波流量计的设计

超声波时差法是流量计量的常用方法,通过测量超声波在流体中顺流、逆流传播的时差来计算流量。本文讨论了一种时差法超声波流量计KH-5的设计方法,给出了流量计的电路结构,详细论述了超声波发射/接收、调理电路的工作原理。文中描述了高精度时差算法的原理及程序设计方法,讨论了流量的算法及各种扩展应用。经计量标定,KH-5可以达到0.5级的精度。在计量应用中,可以在热力站、工厂车间等场景的工况下正常工作,计量稳定可靠。     

基于DSP的超声波流量计的设计

主要介绍了一种用专门的数据处理芯片TMS320LF2407型DSP作为控制处理芯片的超声波流量计的设计,并重点介绍该流量计的工作原理、硬件系统构成、软件控制流程以及高频声波信号的控制处理方法.流量计采用时差测量法,根据所测得的时差计算出流体的瞬时流量,再通过积分求得累积流量.由于流量计对测量系统的精确性和实时性要求较高,所以采用专门的数据处理芯片和数字鉴相技术.     

反射装置对超声波流量计水流特性影响的研究

时差式超声波流量计加装超声波反射装置后对其基表内水流特性影响很大,研究采用标准k-ε模型,计算了采用不同的超声波反射装置和不同的通道结构时,过流通道内的各声路K系数值及标准差值;研究了超声波反射片与管壁间隙的大小对过流通道内水流特性的影响,得到了间隙值与K系数及其标准差值的关系;研究了超声波反射片在中心轴线上的距离对过流通道内水流特性的影响,得到了反射片轴向距离改变与K系数及其标准差的关系;研究了一种新型的渐缩通道结构对超声波流量计过流通道内水流特性的影响.最后,在综合计算结果分析得到最优声道的基础上,计算了该声道不同流量点下的水流特性,给出了K系数分布曲线.     

结构参数对超声波流量计水流特性影响的研究

超声波流量计应用于小管径时,在基表内部加装反射装置,延长声程,提高测量精度。反射装置对超声波流量计基表内水流特性影响较大,为了优化表内水流特性,本文针对U型反射的特点提出两种改进措施:反射柱上部削平部分和在此基础上加装导流片。利用SST K-ω模型,对3种基表内水流特性进行数值模拟,分析3种基表内流场分布、声道流速稳定性和压力损失。结果表明,反射柱上部削平部分没有改善流场分布,而在此基础上加装导流片流场明显得到改善,同时两者均增加了声道流速稳定性和减小了压力损失,但后者效果更为显著。     

上游弯管对超声波流量计精度影响及整流设计

针对上游弯管流场变化对超声波流量计测量精度的影响,利用CFD对测量管道内部流场进行数值仿真模拟,并设计整流器改善由弯管导致的明显的二次流和涡流等情况,以减小超声波流量计测量误差。研究对象为基于时差法的DN15超声波液体流量计,流量范围在0.1～1.5 m~3/h内,上游弯管与流量计之间测试直管段距离为2～20D。对比超声波流量计加装整流器前后测量误差,通过实验结果验证,未整流时流量计随着直管段越短测量误差越大,安装的整流器可以改善管道内流场的速度分布,将直管段长度缩短为10D,提升超声波流量计测量误差满足在±1.5%以内,验证了数值模拟的正确性,对工程实际应用具有一定指导意义。     

超声波流量计的原理及应用

超声流量计是通过检测流体流动时对超声束（或超声脉冲）的作用,以测量体积流量的仪表。文章主要讨论传播时间法、多普勒（效应）法用于测量封闭管道,液体流量的工作原理。