一种管道流速监测装置及具有其的管体机构的制作方法

1.本发明涉及一种管道流速监测装置，属于冻土换热技术领域。本发明还涉及一种用于测定流体流动状态的管体机构。


背景技术：

2.当前在解决全球变暖导致的冻土层不稳定的问题时，一般采用热棒来对冻土层进行降温。当前有一种新型的流体导热棒，即该导热棒通过其内部流体的流动，对导热棒两端的热量进行运输。
3.流体导热棒帮中，由于需要产生流体回流路线，一般流体导热棒采用内外管结构，即内管和内外管之间的流体的流动方向不同。在现有技术中，一般通过外置式的电性传感器对管体内部的流体的流动速度进行测定。但在本技术的场景中，由于内管外侧的流体与内管内侧的流体的流动方向及流动速度的不同，外置式电性传感器无法直接对内管内侧的流体流速进行测定。
4.因此开发一种简易监测或检测管道流体流状态的装置，其能够快速的对流体的流速进行监测，能够摆脱对电力的需求和依靠，增加设备的适用场景，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于将能够快速的对流体的流速进行监测，能够摆脱对电力的需求和依靠，增加设备的适用场景。本发明提供一种管道流速监测装置，该装置包括：用于通入流体的第一管体；设置在所述第一管体内部的浮子机构，所述浮子机构用于漂浮在所述第一管体内静态的流体中；设置在所述浮子机构内的第一磁性部；设置在所述第一管体外部的第二管体；设置在所述第二管体内部的第二磁性部；所述第二磁性部与所述第一磁性部磁感应连接，所述第二磁性部随所述第一磁性部在所述第二管体内移动。
6.根据本发明的第一个实施方案，提供一种管道流速监测装置：
7.一种管道流速监测装置，该装置包括：用于通入流体的第一管体；设置在所述第一管体内部的浮子机构，所述浮子机构用于漂浮在所述第一管体内静态的流体中；设置在所述浮子机构内的第一磁性部；设置在所述第一管体外部的第二管体；设置在所述第二管体内部的第二磁性部；所述第二磁性部与所述第一磁性部磁感应连接，所述第二磁性部随所述第一磁性部在所述第二管体内移动。
8.进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述第一管体的内部呈圆台状空腔，所述圆台状空腔的入口端直径d0小于出口端d1直径；所述浮子机构为绕中心线轴对称结构，所述浮子机构垂直于其中轴线的最大横截面直径为d；其中，d0＜d＜d1。
9.进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，该装置包括如下监测方法，获取浮子机构在所述第一管体内的位移距离x；根据函数关系，得到所述第一管体内流体的流速
u0。
10.进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述函数关系的构建方法为：构建所述浮子机构在所述第一管体趋于稳定时的受力平衡关系式，所述受力平衡关系式关于流体经过所述浮子机构最大横截面处的流速v；构建所述浮子机构在所述第一管体趋于稳定时所述第一管体内部的水流量平衡关系式，所述水流量平衡关系式的因子包括所述浮子机构最大横截面处与所述第一管体内壁所成环面的面积a
x
、流体进入所述圆台状空腔入口端的流速u0；根据所述受力平衡关系式和所述水流量平衡关系式，得到流体进入所述圆台状空腔入口端的流速u0与浮子机构在所述第一管体内位移距离x的函数关系。
11.进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述函数关系的构建方法为：当所述浮子机构在所述第一管体中趋于稳定时，所述浮子机构处于受力平衡状态，所述浮子机构在所述第一管体的移动距离为x；
12.此时，满足w+f1＝f2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
13.u0a0＝va
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
14.其中，f1为所述浮子机构在所述第一管体中受到的压差阻力；f2为所述浮子机构受到的浮力；w为所述浮子机构受到的重力；a0为所述圆台状空腔入口端的横截面积；a
x
为所述浮子机构最大横截面处与所述第一管体内壁所成环面的面积；u0为流体进入所述圆台状空腔入口端的流速；v为流体经过所述浮子机构最大横截面处的流速；
15.结合公式(1),根据
[0016][0017]
得到，
[0018][0019]
整理可得
[0020][0021]
其中，所述af为浮子垂直于流向的最大横截面积，ρ为流体的密度，ρf为所述浮子机构的密度，v为浮子机构的体积，c为系数跟形状和流体粘性有关，g为重力加速度；
[0022]
另，所述浮子机构最大横截面处与所述第一管体内壁所成环面的面积a
x
：
[0023][0024]
其中，β为所述圆台状空腔侧面与竖直轴线的夹角；
[0025]
将公式(4)、公式(6)带入公式(5)可得
[0026]
[0027]
其中，公式(7)为表示u0关于x的二次多项式，根据函数关系(7)，得到所述第一管体内流体的流速u0。
[0028]
进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述监测方法还包括：所述第一磁性部在所述第一管体内的位移路径为l1(x)；所述第二磁性部在所述第二管体内移动的路径为l2(y)；其中，y为所述第二磁性部在所述第二管体内随所述第一磁性部移动的距离；构建y与x的函数关系y(x)；y大于x。
[0029]
进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述第二管体盘旋设置在所述第一管体的外侧，在所述第一管体的长度方向上，所述l1(x)的水平高度与所述l2(y)的水平高度部分或全部对应。
[0030]
进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述第二管体上设置有透视窗，所述透视窗用于展现所述第二磁性部在所述第二管体内的移动状态。
[0031]
进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述浮子机构包括：浮子主体；设置在所述浮子主体内部的空腔；所述第一磁性部设置在所述空腔中，所述浮子主体靠近所述第一管体流体入口的一端为圆锥结构。
[0032]
根据本发明的第二个实施方案，提供一种用于测定流体流动状态的管体机构：
[0033]
一种用于测定流体流动状态的管体机构，该管体机构包括：第一个实施方案所述的流动监测装置、外管体；所述外管体套设在所述第一管体的外侧；所述第二管体设置在所述外管体的外壁上。
[0034]
与现有技术相比，本技术提供的技术方案，需要测定流速的流体通入第一管体，浮子机构在第一管体内浮动；浮子机构的整体密度小于流体的密度。当流体在第一管道内不流动时，浮子机构静止漂浮在第一管体内。当流体在第一管体内流动时，流体推动浮子机构向下移动，此时，随浮子机构向下移动的第一磁性部通过磁性带动第二管体内的第二磁性部向下移动。流体在第一管体内的流速越大，对浮子机构的向下作用力越大，浮子机构向下移动的距离越大，使得第二磁性部在第二管体内的位移越大。因此，能够快速的通过判断第二管体内第二磁性部的位移大小，来判断第一管体内流体的流速。通过磁性传感的原理将浮子机构的移动状态，反应值第二磁性部的移动状态，省去了对电性传感器的应用，使得该装置适用于无电的工况中。本技术提供的技术方案，能够快速的对流体的流速进行监测，能够摆脱对电力的需求和依靠，增加设备的适用场景。
附图说明
[0035]
图1为本发明的实施例中管道流速监测装置的结构示意图；
[0036]
图2为本发明的实施例中浮子机构的结构示意图；
[0037]
图3为本发明的实施例中用于测定流体流动状态的管体机构的结构示意图；
[0038]
图4为本发明的实施例中浮子机构的上端部抵触密封所述圆台状空腔的入口端的示意图；
[0039]
图5为本发明的实施例中浮子机构漂浮在圆台状空腔(浮子放置区)的示意图；
[0040]
图6为本发明的实施例中在流体流动作用下，浮子机构在圆台状空腔(浮子放置区)移动x距离的示意图；
[0041]
图7为本发明的实施例中浮子机构移动x距离与第二磁性部移动y距离示意图；
[0042]
图8为本发明的实施例中在初始状态下和移动x距离后流体流动横截面面积a0和a
x
的示意图。
[0043]
附图标记：
[0044]
第一管体a1；圆台状空腔a101；第二管体a2；透视窗a2a；外管体b1；
[0045]
浮子机构1；浮子主体101；空腔102；第一磁性部201；第二磁性部202。
具体实施方式
[0046]
为了使本领域的技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0047]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
[0048]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0049]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0050]
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
[0051]
根据本发明的第一个实施方案，提供一种管道流速监测装置：一种管道流速监测装置，该装置包括：用于通入流体的第一管体a1；设置在所述第一管体a1内部的浮子机构1，所述浮子机构1用于漂浮在所述第一管体a1内静态的流体中；设置在所述浮子机构1内的第一磁性部201；设置在所述第一管体a1外部的第二管体a2；设置在所述第二管体a2内部的第二磁性部202；所述第二磁性部202与所述第一磁性部201磁感应连接，所述第二磁性部202随所述第一磁性部201在所述第二管体a2内移动。
[0052]
本技术提供的一种管道流速监测装置的技术方案。在技术方案中，需要测定流速的流体通入第一管体，浮子机构在第一管体内浮动；浮子机构的整体密度小于流体的密度。当流体在第一管道内不流动时，浮子机构静止漂浮在第一管体内。当流体在第一管体内流动时，流体推动浮子机构向下移动，此时，随浮子机构向下移动的第一磁性部通过磁性带动第二管体内的第二磁性部向下移动。流体在第一管体内的流速越大，对浮子机构的向下作
用力越大，浮子机构向下移动的距离越大，使得第二磁性部在第二管体内的位移越大。因此，能够快速的通过判断第二管体内第二磁性部的位移大小，来判断第一管体内流体的流速。通过磁性传感的原理将浮子机构的移动状态，反应值第二磁性部的移动状态，省去了对电性传感器的应用，使得该装置适用于无电的工况中。本技术提供的技术方案，能够快速的对流体的流速进行监测，能够摆脱对电力的需求和依靠，增加设备的适用场景。
[0053]
需要说明的是，在本技术提供的实施例中，并未通过电性传感器对第一管体内的流体进行检测，摆脱了对电能的依赖，提高了设备的易用性。
[0054]
需要说明的是，在本技术提供的实施例中，第一管体内设置有用于放置浮子机构的浮子放置区，流体从浮子放置区中流过；第一管体内的浮子放置区的上端为流体入口，浮子放置区的下端为流体出口，流体入口和流体出口均小于浮子机构的横截面，因此浮子机构仅能在第一管体内的浮子放置区内随流体的流动而移动。
[0055]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述第一管体a1的内部呈圆台状空腔a101，所述圆台状空腔a101的入口端直径d0小于出口端d1直径；所述浮子机构1为绕中心线轴对称结构，所述浮子机构1垂直于其中轴线的最大横截面直径为d；其中，d0＜d＜d1。
[0056]
需要说明的是，在本技术的实施例中，第一管体的内部呈圆台状空腔指的既是上述浮子放置区。整个圆台状空腔上窄下宽，当流体静止时，浮子机构在浮力的作用下，漂浮在圆台状空腔中，且浮子机构的上端部抵触密封所述圆台状空腔的入口端(浮子放置区的流体入口)；当所述流体流动时，流动的流体将顶推圆台状空腔的入口端处的浮子机构，进而将浮子机构向下推动，使得浮子机构产生向下的位移。
[0057]
需要进一步说明的是，当浮子机构位于圆台状空腔的入口端时，只要流体产生流动，即可推动浮子机构向下移动，随着浮子机构向下移动，由于圆台状空腔的横截面逐步变大，浮子机构最大横截面位置与圆台状空腔的内壁之间的距离越大，浮子机构最大横截面处与圆台状空腔的内壁之间构成的圆环面积越大，流体跟容易从浮子机构的四周穿过，流体经过浮子机构时的流速越慢，流体对浮子机构生成的压差阻力f1(作用力)越小。
[0058]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，该装置包括如下监测方法，获取浮子机构1在所述第一管体a1内的位移距离x；根据函数关系，得到所述第一管体a1内流体的流速u0。
[0059]
需要说明的是，在本技术的实施例中，基于上一实施例的分析，当流体对浮子机构的压差阻力f1加上浮子机构的重力w等于浮子机构在流体中受到的浮力f2时，浮子机构悬浮在圆台状空腔(浮子放置区)中，此时的浮子机构距离原始浮子机构位置(圆台状空腔的入口端)的距离为x，x的大小反映了流体流速u0的大小，即可通过预先获得的函数关系是将x与u0进行函数关系的关联。在实际使用时，只需获取到x值的大小，即可方便快速的知道u0的大小，进而提高流体监测的准确度和便利性。
[0060]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述函数关系的构建方法为：构建所述浮子机构1在所述第一管体a1趋于稳定时的受力平衡关系式，所述受力平衡关系式关于流体经过所述浮子机构1最大横截面处的流速v；构建所述浮子机构1在所述第一管体a1趋于稳定时所述第一管体a1内部的水流量平衡关系式，所述水流量平衡关系式的因子包括所述浮子机构1最大横截面处与所述第一管体a1内壁所成环面的面积a
x
、流体进入所述圆台状空腔a101入口端的流速u0；根据所述受力平衡关系式和所述水流量平衡关系式，得到流体进入所述圆台状空腔a101入口端的流速u0与浮子机构1在所述第一管体a1内位移距离x的函数
关系。
[0061]
需要说明的是，本技术的实施例，需要解决的技术问题是，如何通过第一管体浮子机构的移动距离快速准确地识别出流体的流动速度。在本实施例中，将第一管体内的浮子放置区设计成圆台状空腔，利用浮子机构在移动过程中，最大横截面处的外壁与圆台状空腔内壁之间的距离变大的特点，将浮子机构移动距离x与流体初始流速u0进行关联，得到函数关系式。
[0062]
需要说明的是，针对不同的使用场景，第一管体和浮子机构均可先通过预设的u0参数，模拟出x的值；构造出函数关系u0(x)，以实现本技术提供的技术方案。
[0063]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述函数关系的构建方法为：当所述浮子机构1在所述第一管体a1中趋于稳定时，所述浮子机构1处于受力平衡状态，所述浮子机构1在所述第一管体a1的移动距离为x；
[0064]
此时，满足w+f1＝f2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0065]
u0a0＝va
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0066]
其中，f1为所述浮子机构1在所述第一管体a1中受到的压差阻力；f2为所述浮子机构1受到的浮力；w为所述浮子机构1受到的重力；a0为所述圆台状空腔a101入口端的横截面积；a
x
为所述浮子机构1最大横截面处与所述第一管体a1内壁所成环面的面积；u0为流体进入所述圆台状空腔a101入口端的流速；v为流体经过所述浮子机构1最大横截面处的流速；
[0067]
结合公式(1),根据
[0068][0069]
得到，
[0070][0071]
整理可得
[0072][0073]
其中，所述af为浮子垂直于流向的最大横截面积，ρ为流体的密度，ρf为所述浮子机构1的密度，v为浮子机构的体积，c为系数跟形状和流体粘性有关，g为重力加速度；
[0074]
另，所述浮子机构1最大横截面处与所述第一管体a1内壁所成环面的面积a
x
：
[0075][0076]
其中，β为所述圆台状空腔a101侧面与竖直轴线的夹角；
[0077]
将公式(4)、公式(6)带入公式(5)可得
[0078]
[0079]
其中，公式(7)为表示u0关于x的二次多项式，根据函数关系(7)，得到所述第一管体a1内流体的流速u0。
[0080]
需要说明的是，通过上述的推导可知，利用浮子机构平衡状态下受力平衡和流量相等的关系式，能够得到u0关于x的函数关系u0(x)，提高所述函数关系的可靠性。
[0081]
需要说明的是，系数c跟形状和流体粘性有关，可通过预先设定的流体流速及实际得到的浮子机构移动距离x数据带入函数关系得出。
[0082]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述监测方法还包括：所述第一磁性部201在所述第一管体a1内的位移路径为l1(x)；所述第二磁性部202在所述第二管体a2内移动的路径为l2(y)；其中，y为所述第二磁性部202在所述第二管体a2内随所述第一磁性部201移动的距离；构建y与x的函数关系y(x)；y大于x。
[0083]
需要说明的是，在本技术的实施例中，需要解决的技术问题是，当流体流速u0较小时，浮子机构在路径l1的移动距离x较小，使得第二磁性部在第二管体内的移动距离y难以被察觉的问题。
[0084]
具体的构建第二磁性部在第二管体内的移动路径l2，使得路径l2的长度大于路径l1的长度，且所述路径l2(y)的水平高度与所述l1(x)的水平高度部分对应或全部对应，且y＞x，第二磁性部在随第一磁性部移动的过程中，第二磁性部移动的距离y大于第一磁性部移动的距离x，即第二磁性部移动比第一磁性部明显，第二磁性部的移动起到了放大的效果，进而提高对设备中流体流速观测的识别效率，及准确度。
[0085]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述第二管体a2盘旋设置在所述第一管体a1的外侧，在所述第一管体a1的长度方向上，所述l1(x)的水平高度与所述l2(y)的水平高度部分或全部对应。
[0086]
需要说明的是，所述第二管体盘旋设置在所述第一管体的外侧，即路径l2与路径l1构成直角三角形的对应关系。此时，路径l2为直角三角形的斜边，路径l1为直角三角形的直角边，该直角三角形的另一条直角边为路径l2在水平面上投影的长度，设为h。
[0087]
此时，路径l1/路径l2＝tanβ，其中β为该直角三角形中路径l1的对角。设在该实施例中，y相对与x的放大系数为λ，则
[0088][0089]
当，路径l2在水平面上投影刚好为直径为d的圆形时,y相对与x的放大系数为λ为
[0090][0091]
即，通过放大系数λ可快速关联至x，最终得到第一管道中流体的流速u0。
[0092]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述第二管体a2上设置有透视窗a2a，所述透视窗a2a用于展现所述第二磁性部202在所述第二管体a2内的移动状态。
[0093]
需要说明的是，通过透视窗可直接观测到第二磁性部在第二管道中的移动状态，即第二磁性部的移动位移y。
[0094]
需要补充说明的是，第二管体上，沿透视窗设置有刻度尺，所述刻度尺上的刻度表
示为y的移动距离、x的移动距离、u0的流速值中的一种或多种。
[0095]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述浮子机构1包括：浮子主体101；设置在所述浮子主体101内部的空腔102；所述第一磁性部201设置在所述空腔102中，所述浮子主体101靠近所述第一管体a1流体入口的一端为圆锥结构。
[0096]
需要说明的是，所述第一管体的顶端为圆锥结构，通过该结构能够减少流体在经过浮子机构顶端时产生的扰流，减少影响浮子机构平衡的要素，提高监测的准确性。
[0097]
根据本发明的第二个实施方案，提供一种用于测定流体流动状态的管体机构：
[0098]
一种用于测定流体流动状态的管体机构，该管体机构包括：第一个实施方案所述的流动监测装置、外管体b1；所述外管体b1套设在所述第一管体a1的外侧；所述第二管体a2设置在所述外管体b1的外壁上。
[0099]
需要说明的是，在本实施例中，外管体与第一管体之间的空间的流体流动方向与第一管体内流体的流动方向相反。通过设置在外管体外部的第二磁性部和第一管体内浮子机构的第一磁性部进行磁性联动，可直接测定出第一管体内流体的流动速度，而不受第一管体外侧的流体的影响。
[0100]
需要说明的是，在现有技术中，往往针对管体内的流体测定采用外置流体传感器的方案，对管体内部的流体进行实时的测定。但在本实施例的使用场景中，通过由于第一管体外壁与外管体之间通入的流体流动方向与第一管体的流体流动方向相反，现有技术中，设置在外管体外侧的传感器无法穿过第一管体外侧的流体直接监测第一管体内不同流向的流体的流速。
[0101]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述第二管体为可拆卸设置在所述第一管体或所述外管体的外侧。
[0102]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述第二管体为弹性管体。
[0103]
需要说明的是，所述第二管体的路径l2可为直线、弧线、多弯曲曲线中的一种或多种。
[0104]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述第二管体的两端在所述第一管体或所述外管体外侧的位置均可调。
[0105]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，第二管体的使用方法，通过调整第二管体两端的在水平高度(第一管体长度方向上的距离)，可调节β的大小，即调整λ的大小，即调整y相对与x的放大倍数，提高管道流速监测装置的易用性。
[0106]
具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述浮子机构的外侧设置有螺旋曲线。
[0107]
需要说明的是，多个所述螺旋曲线中心轴对称设置在所述浮子机构的外侧。
[0108]
需要说明的是，多个所述螺纹曲线从圆锥结构顶端发散而出。
[0109]
需要说明的是，通过螺旋线，使得当流体经过浮子机构时，带动浮子机构进行自转，提高浮子机构的稳定性，减少甚至避免浮子机构的外壁与第一管体的内壁进行碰撞或贴附，进而提高浮子机构对流体的感应的准确性。
[0110]
实施例1
[0111]
一种管道流速监测装置，该装置包括：用于通入流体的第一管体a1；设置在所述第一管体a1内部的浮子机构1，所述浮子机构1用于漂浮在所述第一管体a1内静态的流体中；设置在所述浮子机构1内的第一磁性部201；设置在所述第一管体a1外部的第二管体a2；设
置在所述第二管体a2内部的第二磁性部202；所述第二磁性部202与所述第一磁性部201磁感应连接，所述第二磁性部202随所述第一磁性部201在所述第二管体a2内移动。
[0112]
实施例2
[0113]
重复实施例1，只是所述第一管体a1的内部呈圆台状空腔a101，所述圆台状空腔a101的入口端直径d0小于出口端d1直径；所述浮子机构1为绕中心线轴对称结构，所述浮子机构1垂直于其中轴线的最大横截面直径为d；其中，d0＜d＜d1。
[0114]
实施例3
[0115]
重复实施例2，只是该装置包括如下监测方法，获取浮子机构1在所述第一管体a1内的位移距离x；根据函数关系，得到所述第一管体a1内流体的流速u0。
[0116]
实施例4
[0117]
重复实施例3，只是所述函数关系的构建方法为：构建所述浮子机构1在所述第一管体a1趋于稳定时的受力平衡关系式，所述受力平衡关系式关于流体经过所述浮子机构1最大横截面处的流速v；构建所述浮子机构1在所述第一管体a1趋于稳定时所述第一管体a1内部的水流量平衡关系式，所述水流量平衡关系式的因子包括所述浮子机构1最大横截面处与所述第一管体a1内壁所成环面的面积a
x
、流体进入所述圆台状空腔a101入口端的流速u0；根据所述受力平衡关系式和所述水流量平衡关系式，得到流体进入所述圆台状空腔a101入口端的流速u0与浮子机构1在所述第一管体a1内位移距离x的函数关系。
[0118]
实施例5
[0119]
重复实施例4，只是所述函数关系的构建方法为：当所述浮子机构1在所述第一管体a1中趋于稳定时，所述浮子机构1处于受力平衡状态，所述浮子机构1在所述第一管体a1的移动距离为x；
[0120]
此时，满足
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
w+f1＝f2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0121]
u0a0＝va
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0122]
其中，f1为所述浮子机构1在所述第一管体a1中受到的压差阻力；f2为所述浮子机构1受到的浮力；w为所述浮子机构1受到的重力；a0为所述圆台状空腔a101入口端的横截面积；a
x
为所述浮子机构1最大横截面处与所述第一管体a1内壁所成环面的面积；u0为流体进入所述圆台状空腔a101入口端的流速；v为流体经过所述浮子机构1最大横截面处的流速；
[0123]
结合公式(1),根据
[0124][0125]
得到，
[0126][0127]
整理可得
[0128][0129]
其中，所述af为浮子垂直于流向的最大横截面积，ρ为流体的密度，ρf为所述浮子机构1的密度，v为浮子机构的体积，c为系数跟形状和流体粘性有关，g为重力加速度；
[0130]
另，所述浮子机构1最大横截面处与所述第一管体a1内壁所成环面的面积a
x
：
[0131][0132]
其中，β为所述圆台状空腔a101侧面与竖直轴线的夹角；
[0133]
将公式(4)、公式(6)带入公式(5)可得
[0134][0135]
其中，公式(7)为表示u0关于x的二次多项式，根据函数关系(7)，得到所述第一管体a1内流体的流速u0。
[0136]
实施例6
[0137]
重复实施例3，只是所述监测方法还包括：所述第一磁性部201在所述第一管体a1内的位移路径为l1(x)；所述第二磁性部202在所述第二管体a2内移动的路径为l2(y)；其中，y为所述第二磁性部202在所述第二管体a2内随所述第一磁性部201移动的距离；构建y与x的函数关系y(x)；y大于x。
[0138]
实施例7
[0139]
重复实施例6，只是所述第二管体a2盘旋设置在所述第一管体a1的外侧，在所述第一管体a1的长度方向上，所述l1(x)的水平高度与所述l2(y)的水平高度部分或全部对应。
[0140]
实施例8
[0141]
重复实施例1，只是所述第二管体a2上设置有透视窗a2a，所述透视窗a2a用于展现所述第二磁性部202在所述第二管体a2内的移动状态。
[0142]
实施例9
[0143]
重复实施例1，只是所述浮子机构1包括：浮子主体101；设置在所述浮子主体101内部的空腔102；所述第一磁性部201设置在所述空腔102中，所述浮子主体101靠近所述第一管体a1流体入口的一端为圆锥结构。
[0144]
实施例10
[0145]
一种用于测定流体流动状态的管体机构，该管体机构包括：第一个实施方案所述的流动监测装置、外管体b1；所述外管体b1套设在所述第一管体a1的外侧；所述第二管体a2设置在所述外管体b1的外壁上。
[0146]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。