超声波流量计的整流器的设计方法_2

文档序号:9685386阅读:来源:国知局
可W根据运些附 图获得其他的附图。
[0051] 图1为本发明的超声波流量计的整流器的设计方法实施例流程图;
[0052] 图2为流体在端流状态下的流速分布等效模型示意图;
[0053] 图3为流速分布转换模型示意图;
[0054] 图4为各节圆上导流孔的开孔位置示意图。
【具体实施方式】
[0055] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例 中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是 本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0056] 图1为本发明的超声波流量计的整流器的设计方法实施例流程图。如图1所示, 本实施例的超声波流量计整流器的设计方法包括:
[0057] 101、在设计整流器用的整流板上选取多个节圆;
[0058] 例如当多个节圆具体为五个节圆时,各节圆的直径为
[0059] 第一节圆的直径0. 2抓± 0. 0025D;
[0060]第二节圆的直径0. 50D±0. 0050D;
[0061] 第Ξ节圆的直径0. 6抓± 0. 0065D;
[0062] 第四节圆的直径0. 7抓±0. 007抓;
[0063] 第五节圆的直径0. 8抓± 0. 0085D; W64] 其中D为管道内径。 阳0化]102、确定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;
[0066] 运里的管道为整流器所应用的管道,整流器的目的是阻止流体的流速过快,导致 端流,需要在整流板上开多个合适的孔,W满足流体的流速。因此需要确定整流板上需要的 所有开孔的总面积与管道的横截面积的关系,W便于执行步骤103和步骤104。
[0067] 103、根据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及管道的 横截面积,确定各节圆上的导流孔的总面积;
[0068] 104、根据各节圆上的导流孔的总面积,确定各节圆上的导流孔的数量;
[0069] 根据步骤103得到的导流孔的总面积,可W初步确定每个节圆上开多少个导流 孔。
[0070] 105、根据各节圆上的导流孔的总面积和各节圆上的导流孔的数量,确定各节圆上 导流孔的孔径的尺寸;
[0071] 当各节圆上的导流孔的总面积W及数量已知后可W得到各节圆上每个导流孔的 孔径尺寸。
[0072] 106、根据各节圆上的导流孔的数量和各节圆上导流孔的孔径的尺寸,确定各节圆 上导流孔的位置。
[0073] 根据整流板的机械特性、开孔的数量W及开孔的孔径的尺寸,得到各节圆上导流 孔的位置。
[0074] 本实施例的超声波流量计整流器的设计方法,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,采用本实施例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。
[0075] 进一步地,在上述实施例中图1所示实施例的超声波流量计的整流器的设计方法 中的"步骤103"的基础上进一步更加详细地说明本发明的技术方案。"步骤103"根据整流 板上的导流孔的总面积与管道的横截面积的对应关系W及管道的横截面积,确定各节圆上 的导流孔的总面积与管道的横截面积的对应关系具体可W包括如下步骤:
[0076] (1)计算流速分布指数的数值η;
[0077] 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,此时需要安装整流器,因此计算端流状态下的流 速分布指数的数值η。例如,计算流速分布指数的数值η,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。具体的3。= 4000,代入该 公式可W计算的得到η= 5。
[0078] (2)根据普朗特流速分布公式
W及流速分布指数的数 值η,得到各节圆上的导流孔的流速的第一表达式; 阳079] 其中:Vi为各节圆上的流速,i为整数,且i《5 ;
[0080] Vm为流体在管道轴忍线上的流速值,即V1的最大值;
[0081] 为各节圆的半径;
[0082] R为管道的半径。
[0083] 根据普朗特流速分布公式我们可W建立在端流状态下的流速分布等效模型,如 图2所示。图2为流体在端流状态下的流速分布等效模型示意图。W管道轴忍线为竖 坐标,管道半径为横坐标,建立转换模型,如图3所示,图3为流速分布转换模型示意图, 其中竖坐标表示气体流速,横坐标表示距离轴忍线的距离。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,将各节圆的对应的直径代入 该公式,得到各节圆上导流孔的流速的第一表达式,具体包括:
[0084]
[00财 做根据第一表达式,利用体积流量计算公式Qi=VA,得到流过各节圆上的导流 孔的体积流量的第二表达式;
[0086] 其中:Qi为流过各节圆的体积流量;
[0087]Ai为各节圆上的导流孔的总面积。
[0088] 由于各节圆上的流速等于各节圆上的导流孔的流速,所W根据各节圆上的导流孔 的流速的第一表达式,利用体积流量计算公式Qi=VA,得到流过各节圆上的导流孔的体 积流量的第二表达式,具体包括:
[0089]
[0090] (4)设定Qx分别等于Q1、Q2……Qx1、Qw……Qi,根据第二表达式,得到Αχ分别与 Ai、Az……Αχ?、Α"ι……Ai的第Ξ表达式;其中X《i,且X为整数;
[0091] 加装整流器的目的是使经过整流后的流量分布均匀,即通过整流器后的体积流量 是均匀的,也就是说,整流后各节圆上流过导流孔的体积流量相等。所^有化二Qi=Q2 ........Qx1=Qx+i=......=Qi需要说明的是Qx中的X实际上可W为X《i的任一整数。 优选的X二3,当X= 3时,则有Qi= 〇3、〇2二〇3、〇4二Q3和Q5二Q3。根据步骤(3)中的各 式得到的第Ξ表达式具体包括:
[0092]
[0093] (5)设定整流板上的导流孔的总面积Ad为管道横截面积Ag的一半;
[0094] (6)根据整流板上的导流孔的总面积Ad为管道横截面积Ag的一半,得到
[0095] 由于整流器时安装在管道内的,所W整流板上需要的所有开孔面积与管道横截面 积Ag有关,整流板上需要的所有导流孔的总开孔面积小于管道横截面积。优选为Λ,:所 W有
[0096] (7)根据第Ξ表达式W及
得到AiA……Ai分别与Ag的 第四表达式。
[0097] 将步骤(4)中的第Ξ表达式代入
,可W计算得到第四表 达式具体包括:
[0098]
[0099] 进一步地,上述实施例的超声波流量计整流器的设计方法中:
[0100] 当Ai= 0. 086Ag时,优选地,确定第一节圆上开4个导流孔; 阳101] 当Az= 0. 093Ag时,优选地,确定第二节圆上开8个导流孔; 阳102] 当As= 0. 1Ag时,优选地,确定第Ξ节圆上开4个导流孔; 阳10引当A4= 0. 107Ag时,优选地,确定第四节圆上开8个导流孔;
[0104] 当Ag= 0. 119Ag时,优选地,确定第五节圆上开8个导流孔。
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