超声波流量计多普勒原理的探讨   二十一

2．3．2流体动力学分析

工业流体绝大多数情况都是通过一定直径管道流动的，在流体流速较大或粘性较小时，流体的流动呈湍流状态，其管内流体沿横截面流速分布规律。

2．4左面部分所示。显然，湍流状态的流速分布(对数速度分布)比层流状态的流速分布(抛物线分布)要均匀得多。所以，超声波流量计适宜应用在湍流状态流体中，以减少由于流速分布不均匀而引起的测量误差。

可以认为己达到湍流状态，式中D是管道直径，u是流速，v是流体的

运动粘滞系数。上节推导流量方程式时所使用的流速u实际上是沿管道横截面的平均流体流速，而管内流速分布的规律根据资料可知，对于光滑圆管来说。

为光滑圆管的阻力系数，它是流体雷诺数的函数，R为圆管半径。由

在管轴线处流速为最大值。，而趋近于管壁附近处时，流速按对数规律急剧下降到零。由此，我们可以进一步分析超声波射线在流体中的传播轨迹。

当流体静止时，超声波射线在流体中轨迹为直线P．B。对于流动流体，由于超声波在流体中任一点的速度c2。等于静止流体的声速c2与该点流体流速u之矢量和，即己。=乏+丽，可以证明。

超声波流量计