超声波流量计的整流器的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及超声波技术领域，尤其设及一种超声波流量计的整流器的设计方法。
【背景技术】
[0002] 超声波流量计是近年来发展最为迅速的流量计之一，它是一种利用超声波信号在 流体中传播时流体的流速信息来测量流体流量的测量技术，它具有非接触式测量、测量精 度高、测量范围宽、安装维护方便等一些突出优点，常被应用到煤气、天然气、油气等气体的 流量测量中。
[0003] 超声波流量计在实际应用中，流体在管道中处于端流状态时流体流动将变得不稳 定，流速的微小变化容易发展、增强，形成素乱、不规则的端流流场，因此通常会在管道内加 装整流器，使流体流过整流器后，流速分布状况得到改善。传统的整流器多为一块整流板， 在上面开多个导流孔。
[0004] 但是传统的整流器的开孔结构不合理，并且传统的整流器整流效果比较差，造成 超声波流量计的测量误差比较大。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种超声波流量计的整流器的设计方法，用于解决由于整流器开孔不 合理导致整流器效果比较差，使超声波流量计的测量精度误差比较大得问题。
[0006] 本发明提供种超声波流量计的整流器的设计方法，所述方法包括：
[0007] 在设计整流器用的整流板上选取多个节圆；
[0008] 确定所述整流板上的导流孔的总面积与管道的横截面积的对应关系，所述管道为 所述整流器所应用的管道；
[0009] 根据所述整流板上的导流孔的总面积与管道的横截面积的对应关系W及所述管 道的横截面积，确定各所述节圆上的导流孔的总面积；
[0010] 根据各所述节圆上的导流孔的总面积，确定各所述节圆上的所述导流孔的数量；
[0011] 根据各所述节圆上的导流孔的总面积和各所述节圆上的所述导流孔的数量，确定 各所述节圆上所述导流孔的孔径的尺寸；
[0012] 根据各所述节圆上的所述导流孔的数量和各所述节圆上所述导流孔的孔径的尺 寸，确定各所述节圆上所述导流孔的位置。
[0013] 进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，当所述多个节圆包括 五个节圆时；各所述节圆的直径为：
[0014] 第一节圆的直径0. 2抓± 0. 0025D;
[0015] 第二节圆的直径 0. 50D± 0. 0050D;
[0016] 第Ξ节圆的直径0. 6抓± 0. 006抓；
[0017] 第四节圆的直径0. 7抓± 0. 007抓；
[0018] 第五节圆的直径0. 8抓± 0. 0085D;
[0019] 其中D为所述管道内径。
[0020] 进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，确定各所述节圆上的 导流孔的总面积与管道的横截面积的对应关系，具体包括：
[0021] 计算流速分布指数的数值η; 阳02引根据普朗特流速分布公式，
区，4000W及所述流速分布指数的数 值η，得到各所述节圆上的所述导流孔的流速的第一表达式；其中Vi为各所述节圆上的所 述导流孔的流速，i为整数，且i《5 ;Vm为流体在所述管道轴忍线上的流速值，即V1的最大 值；为各所述节圆的半径；R为所述管道的半径；
[0023] 根据所述第一表达式，利用体积流量计算公式Qi=VA，得到流过各所述节圆上 的所述导流孔的体积流量的第二表达式；其中Qi为流过各所述节圆上所述导流孔的体积流 量;Ai为各所述节圆上的所述导流孔的总面积；
[0024] 设定^分别等于Q1、Q2……Qy1、Qw……Qi，根据所述第二表达式，得到4分别与 Ai、Az……Αχ?、Α"ι……Ai的第Ξ表达式；其中X《i，且X为整数；DD150221I
[00巧]设定所述整流板上的所述导流孔的总面积Ad为所述管道横截面积Ag的一半； [00%] 根据所述整流板上的所述导流孔的总面积Ad为所述管道横截面积Ag的一半，得到
W27] 根据所述第Ξ表达式W及所述
，得到所述Ai、所述 A2……所述Ai分别与所述Ag的第四表达式。
[0028] 进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，所述计算流速分布指 数的数值n，具体采用流速分布指数公式
计算；其中R。为端流状态的流体 的最小雷诺数。
[0029] 进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，根据普朗特流速分布 公式
W及所述流速分布指数的数值n，得到各所述节圆上的所 述导流孔的流速的第一表达式，具体包括：
[0030]
[0031] 进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，根据所述第一表达式， 利用体积流量计算公式Qi=VlAi，得到流过各所述节圆上的所述导流孔的体积流量的第二 表达式，具体包括：
[0032]
[003引所述根据所述第二表达式，设定Qx分别等于Q1、Q2……Qx1、Qw……Qi，得到Αχ分 别与Ai、Αζ……Αχ1、Aw……Ai的第S表达式，当X= 3时，所述第；表达式具体包括：
[0034]
[0035] 进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，所述根据所述第Ξ表 达式W及所述
[0036] 所述V所述A2……所述Ai分别与所述Ag的第四表达式，具体包括：
[0037]
[0038] 进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，根据各所述节圆上的 导流孔的总面积，确定各所述节圆上的所述导流孔的数量，具体包括：
[0039]当Ai= 0. 086Ag时，确定所述第一节圆上开4个所述导流孔； 阳040] 当Az= 0. 093Ag时，确定所述第二节圆上开8个所述导流孔；
[0041] 当As= 0. 1Ag时，确定所述第Ξ节圆上开4个所述导流孔；
[0042] 当A4= 0. 107Ag时，确定所述第四节圆上开8个所述导流孔；
[0043] 当As= 0. 119Ag时，确定所述第五节圆上开8个所述导流孔。
[0044] 进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，根据各所述节圆上的 导流孔的总面积和各所述节圆上的所述导流孔的数量，确定各所述节圆上所述导流孔的孔 径的尺寸，具体包括： W45] 利用圆的面积计算公式Ai=m3irΛ得到各所述节圆上的所述导流孔的孔径的尺 寸山，其中m为各所述节圆上的所述导流孔的数量，di=化1;
[0046]
[0047] 进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，根据各所述节圆上的 所述导流孔的数量和各所述节圆上所述导流孔的孔径的尺寸，确定各所述节圆上所述导流 孔的位置，具体为：
[0048] 各所述节圆上的所述导流孔对称分布，并且相邻的两个所述节圆上的所述导流孔 的中屯、与所述整流器的中屯、的斜率不同。
[0049] 本发明的超声波流量计的整流器的设计方法，通过精确的计算得到导流孔孔径的 大小与管道内径的关系，实现了整流器的合理设计，采用本发声的技术方案能够使超声波 流量计的整流器的整流效果较好，使超声波流量计测量误差很小，提高了超声波流量计测 量精度。
【附图说明】
[0050] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还