上文提到，管內流體狀態并不會影響到電磁流量計的測量結果。無論是湍流，還是層流，都能夠有效的測量。所謂層流，即液體以分層的形式在管內流動。管道軸線、層間是平行的，則各層間獨立，無混雜（無交換流體質點）情況。流體流量、壓力降間關系密切，二者保持正相關關系。如果出現湍流狀態，則流體的運行方向將十分復雜，不僅徑向，也會同軸線平行，過程非常的劇烈。流量平方、壓力降存在正相關關系。  怎樣對流體運動狀態進行區分是難題。通過關系模型，得到了 Re（雷諾數）。作為無量綱數，Re 同運動流體的粘性、慣性存在關系。具體可見式（2.1）：  

       流體流速平均值為 u，單位 m/s；流束尺寸是 L，單位 m；液體在流動時，存在的運動粘度為v ，單位 m²/s。 

     當 ReD≤2320 時，可判斷管內流體為層流。若 ReD＞2320，則管內流體為湍流。在圖 2.1，展示了管內流體的不同運動狀態： 

       通常情況下，人員會將阻流部件添加到管道，比如，漸擴管、閥門、彎頭等。通過阻流件對流體進行干擾，能夠改變原有的流場。對阻流件的應用同流速間的關系進行分析，了解流場速度情況，本次設計添加了漸縮管、90°彎頭。在圖 2.2（b），展示了90°彎頭外型、內部網格設計情況。在彎頭位置，存在 200mm 曲率半徑，管道直徑=100mm?？紤]到彎頭性能的發揮，彎頭位置流體達到預期狀態。將10D 直管段設置于彎頭上部，70 直管段設置于彎頭下部。在圖 2.2（a），展示了漸縮管幾何模型。  

 

2 、電磁流量計的理論分析

       在上文，對電磁流量計進行了數學模型構建，并得到了方程。對于式（1.3），其構建的前提為“管內存在整體流體”。也就是說，管道直徑就是流體長，其流動速度的均值是  ，能夠對磁力線進行切割，且伴隨著感應電動勢的生成。另外，在磁力線切割中，還可以從流體微元角度對流動進行討論[36]。此時，流體微元擁有各自的流速，且有著與自身對應的感生電動勢。在電極兩端，也可以測量得到電勢；微元也可生成單獨的感生電動勢。針對二者的差異，存在著分期。在研究時，應當考慮微元自身結構，并數學模型的形式對其進行解答。  

 

       考慮到電磁流量計的方程構建操作的微觀處理需要，有必要進行權重討論。通過權重分析，能夠對磁場內電極電位差、微元感生電動勢關系進行分析，對重點進行關注[37]。  

 

       在圖 2.8，展示了電極位置的管道截面結構。δl 為微元對磁力線的切割長度，以 B作為磁場強度，（x，y，z）作為微元坐標，Vz 為微元流動速度。同空間坐標對應，權重函數具有空間函數性質，即 W（x，y，z）。以公式 E=Bδl VZ作為微元生成的感生電動勢。電極端受到微元作用，存在三角 U0=W（x，y，z）·E 的電勢貢獻。流體微元為流體的基本單位，且數量非常的多。對微元感生電動勢、對應權重函數進行乘積處理后，在積分操作流體微元。**終，即為電極電勢差。  

3  管道中流速的分布對測量的影響  

       在圖 2.9，展示了超聲流量計的基本結構。從圖可以發現，測量信號受到 L 線流體微元影響。也就是說，在對管內流體均速進行計算時，超聲流量計主要依靠 L 線流體微元數據進行參照式估計。根據均速，再進行體積流量的**終求解?？梢?，流場在超聲流量計工作時具有顯著的地位。如果流場發生改變，測量結果也會改變。通過情況下，要確保測量的精準，即準確的估算管內流體均速，需要湍流發展充分，各項條件是一顆進行 L 線流速估算。為了實現此目的，通常會將直管段安設于上游。當時，電磁流量計并不考慮流場要素，測量工作比較穩定。這樣，在直管段安裝在上游時，其長度要求不高。  

       如果電磁流量計測量信號并不受外界環境影響，那么該信號就能夠準確的反映管道體積流量，所得值非常理想。也就是說，管道流場分布并不對測量信號產生制約。通過算式，進而得到下式： 

       即如果權重函數、磁場分布滿足相應條件，那么管道體積流量將對感生電動勢產生直接性影響。此時，流速分布并不制約感生電動勢值。當然，此類結果僅僅為理論上的考量，對于實踐應用，則難以實現。研究者在磁場分布、權重函數方面展開了不同角度的分析，結論也日益豐富。但在電磁流量、速度分布關系的討論上并未取得關鍵性結果，還有很長的路要走。  

 

       在上文，筆者通過仿真模擬討論了管道中存在 90°彎頭的情況，觀察仿真圖，發現彎頭位置的流體流場必然出現不同程度的變化。同時，在流體流過彎頭后，并不能快速的恢復原有的流場水平。此外，在對閥門、漸擴管等添加的阻件開展研究時，流場情況類似。只有在直管段內流動之后，其各參數方能夠恢復到原有水平。在流量計上游位置安裝了阻流件后，能夠改變流場性質。對于漸縮管，如果直管段非常的短，那么流場就能夠實現中心對稱，且恢復速度快。  

 

       電磁流量計的研發單位十分重視流場與流量測量的關系，并希望通過結構性更改提高流量計測量的精準度以及獨立性。在相關研究中，更傾向于將直管段設置于流量計之前。該直管段長度適中[38]。有實驗數據證明，將直管段設置于流量計上游，其長度約為管徑的 5-10 倍。

 

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