[发明专利]一种适用于多声道超声流量计的流量计算方法

权利要求书

1.一种适用于多声道超声流量计的流量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据多声道超声流量计的使用需求及设备参数，确认测量位置的上、下游管段布置形式，并确认超声换能器间的管道直径和壁面粗糙度，以及确认管道内流体参数的变化范围；

2)根据管道内流体参数的变化范围，计算出流场雷诺数R_e的跨度区间；

3)将R_e的跨度区间在对数坐标轴上等分，获得n个雷诺数节点，n≥7，通过不同流量、温度、压力组合为每一个雷诺数设计m个流场工况点，m≥3；

4)在数值仿真软件中搭建超声流量计所测量的系统模型，并设置数值仿真计算的边界条件；

5)基于步骤4)中的系统模型，对各个工况点进行数值计算，计算收敛后获取流场数据；

6)采用Gauss-Legendre数值积分方法确定多声道超声流量计的声道位置和加权值，并计算轴向平均流速；

7)导出各条声道线在坐标轴中的坐标参数和速度坐标参数，并计算出沿声道线的平均声速；

8)对其它各声道参数重复步骤7)，求出多声道超声流量计在各声道线上的平均声速；并重复步骤6)，获得各工况条件下的测量轴向平均流速V_measure；

9)采用换能器中间截面上的轴向平均流速作为理论真值，通过积分方法求得各工况的实际轴向平均流速V_acutal；

10)计算各工况下的测量平均轴向流速与实际平均轴向流速的偏差；

11)对各雷诺数条件下的测量偏差求平均，得到平均测量偏差；

12)对平均测量偏差和雷诺数进行多项式拟合，得到拟合公式；在多声道超声流量计中对其测量值进行速度剖面修正，修正系数为：

式中，K_σ为修正系数，σ'为平均测量偏差；

13)根据修正系数修正测量得到的平均轴向流速。

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤1)中的流体参数包括流量、压力、温度。

3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤2)中的流场雷诺数R_e通过如下公式计算得到：

式中，ρ为流体密度；V为管内轴向平均流速；d为管道直径；μ为流体运动粘度。

4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤4)中的系统模型的建模范围以超声流量计测量点为基准，上游管路至少50D，下游管路至少20D。

5.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤4)中的边界条件以步骤3)中各个工况条件下的体积流量、流体温度、流体压力作为数值计算的边界条件。

6.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤6)中的轴向平均流速通过如下公式计算得到：

式中，V_measure为轴向平均流速，V_i为声道线上的平均声速，x_i为多声道超声流量计的声道位置，w_i为多声道超声流量计的声道位置的加权值。

7.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于，步骤7)中的沿声道线的平均声速通过如下步骤计算得到：

1)设定AB声道上某点R在x、y坐标系中的位置坐标为(L_Rx，L_Ry)，速度坐标为(V_Rx，V_Ry)；

2)以A(L_Ax，L_Ay)为原点建立AB方向上的单轴坐标系，R点的位置坐标为相对于点A的距离为速度值为R的位置和速度坐标为

3)通过如下公式计算沿声道线的平均声速：

式中，V_AB为沿声道线的平均声速，L_A为点A的位置坐标，L_B为点B的位置坐标。