超声波流量计多声道气体测量技术探讨 五十三

2.3 高精度超声波气体流量计的仿真研究

在上一节讨论了流速分布系数修正来提高超声波气体流量测量精度，所应用的

式(2.15)和式（2.16）均为经验公式，流速分布修正系数K 只与雷诺数Re 有关。为了考虑管道内壁粗糙度的影响，以下根据光滑管的Prandtl 方程和粗糙管的Colebrook关系式，通过MATLAB 进行计算和仿真n 值的取值、光滑管流速分布修正系数Kc随Re 的关系曲线和流速分布曲线，以便更精确地分析流量测量精度的影响因素。

2.3.1 高精度超声波气体流速公式导出

根据Prandtl 的流速分布经验公式[93]，为了考虑充分湍流流态下V (r )随管道内轴芯线对称， V (r )为流体距离轴芯线r 处的沿轴线方向的面平均流速； m V 为流体在轴芯线上的流速值（为V (r )的最大值）；R为测量管段的半径； n 为流速分布指数，它是管道内流体雷诺数Re （雷诺数定义为νR VD e = ，ν 为运动粘度）和管道壁粗糙度r K 的函数，再由式（2.25）、（2.24）、（2.23）和（2.7）可以精确计算体积流量V q 。

式中h K 为层流流态下的流速分布修正系数， C K 为充分湍流流态下的流速分布修正系数。介于层流和湍流之间的状态也作为湍流状态处理。

超声波流量计