Визначення калібрувального коефіцієнта ультразвукових перетворювачів витрати із діаметральним акустичним каналом

Abstract

Здійснений порівняльний аналіз відомих аналітичних залежностей для розрахунку калібрувального коефіцієнта ультразвукових перетворювачів витрати з діаметральним акустичним каналом. Розроблено новий алгоритм визначення калібрувального коефіцієнта ультразвукових перетворювачів витрати із таким акустичним каналом. На основі сучасних моделей турбулентності та методів обчислювальної гідродинаміки виконано моделювання стаціонарного потоку газу у вимірювальній секції ультразвукового витратоміра. За результатами моделювання визначено за розробленим алгоритмом значення калібрувального коефіцієнта для чотирьох варіантів (кути 0°, 45°, 90° та 135°) розміщення площини діаметрального акустичного каналу ультразвукового перетворювача витрати за умови гладкої внутрішньої поверхні вимірювального трубопроводу. Встановлено, що значення коефіцієнта калібрування, отримані за розробленим алгоритмом добре узгоджуються із результатами розрахунку за аналітичними рівняннями, отриманими на основі степеневого закону розподілу швидкості.

Представлен сравнительный анализ известных аналитических зависимостей для расчета калибровочного коэффициента ультразвуковых преобразователей расхода с диаметральным акустическим каналом. Разработан новый алгоритм определения калибровочного коэффициента ультразвуковых преобразователей расхода с диаметральным акустическим каналом. На основе современных моделей турбулентности и методов вычислительной гидродинамики выполнено моделирование стационарного потока газа в измерительной секции ультразвукового расходомера. По результатам моделирования определены по разработанному алгоритму значения калибровочного коэффициента для четырех вариантов (углы 0°, 45°, 90° и 135°) размещения плоскости диаметрального акустического канала ультразвукового преобразователя расхода при гладкой внутренней поверхности измерительного трубопровода. Установлено, что значение коэффициента калибровки, полученные по разработанному алгоритму хорошо согласуются с результатами расчета по аналитическим уравнениями, полученными на основе степенного закона распределения скорости.

The comparative analysis of known analytical relations to calculate the calibration coefficient of ultrasonic transducers with diametric acoustic channel is presented. A new algorithm for determining the calibration coefficient of ultrasonic transducers with diametric acoustic channel is developed. It allows to calculate the value of the calibration factor on the basis of CFD-modeling. Modeling of steady flow of gas in the measuring section of the ultrasonic flowmeter is made on the basis of the modern turbulence models and methods. The calibration coefficient for the four locations of the plane of the diametric acoustic channel (angles 0°, 45°, 90° and 135°) is calculated using developed algorithm and modeling results for a smooth inner surface of the measuring pipe. It is confirmed that the values of the calibration coefficient obtained by developed algorithm are in good agreement with the values of the calibration coefficient calculated by analytical equations obtained from a power law of the velocity distribution.