超声波流量计基于CFD最优声道位置的探讨 二

近年来, 建立在经典流体动力学和数值计算方法基础上的计算流体动力学(简称CFD) 在解决各种复杂流动和传热问题时表现出很大的优势[ 9􀀂12] , 它兼具理论性和实践性的双重特点, 能够避免实验中存在的模型尺寸、流场扰动、测量精度、经费投入等困难, 在航空航天、汽车设计、涡轮机设计等方面都有广泛的应用。本文针对时差法超声波流量计方形管道中不同的声道位置, 采用CFD计算获取管道内的流场信息并通过数值计算获得不同声道下K系数随雷诺数的变化规律, 并选择K 系数随雷诺数变化最小的声道为最优声道。

2基于CFD的K系数计算方法

超声波声道布置为V反射型，通常, 随着声道位置的不同, K值差异较大且会随雷诺数变化而变化, 这不利于流量补偿计算及测量精度的提高。因此, 利用CFD找出K值稳定性最好的声道位置有利于简化补偿计算和提高精度。

采用CFD研究不同声道上K值随雷诺数变化而变化规律的过程如下: 首先在管道截面上划分出不同的超声波传播途径, 为便于计算结果的推广利用, 采用超声波路径到管道截面中心的距离与管道特征尺寸的比值来描述声道位置。对于方形管道, 其特征尺寸为其截面边长的一半。

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