超声波流量计的整流器的设计方法技术

本发明专利技术提供一种超声波流量计的整流器的设计方法，该方法包括：在设计整流器用的整流板上选取多个节圆；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；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以及管道的横截面积，确定各节圆上的导流孔的总面积；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；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；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。采用本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声波
，尤其涉及一种超声波流量计的整流器的设计方法。
技术介绍
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。超声波流量计在实际应用中，流体在管道中处于湍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，形成紊乱、不规则的湍流流场，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。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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术提供种超声波流量计的整流器的设计方法，所述方法包括：在设计整流器用的整流板上选取多个节圆；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；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以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；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；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；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。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：第一节圆的直径0.25D±0.0025D；第二节圆的直径0.50D±0.0050D；第三节圆的直径0.65D±0.0065D；第四节圆的直径0.75D±0.0075D；第五节圆的直径0.85D±0.0085D；其中D为所述管道内径。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：计算流速分布指数的数值n；根据普朗特流速分布公式以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；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芯线上的流速值，即Vi的最大值；ri为各所述节圆的半径；R为所述管道的半径；根据所述第一表达式，利用体积流量计算公式Qi＝ViAi，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；设定Qx分别等于Q1、Q2……Qx-1、Qx+1……Qi，根据所述第二表达式，得到Ax分别与A1、A2……Ax-1、Ax+1……Ai的第三表达式；其中x≤i，且x为整数；DD150221I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；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Ad=A1+A2+......Ai=12Ag;]]>根据所述第三表达式以及所述得到所述A1、所述A2……所述Ai分别与所述Ag的第四表达式。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Re为湍流状态的流体的最小雷诺数。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以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：V1=Vm×0.750.2=0.94VmV2=Vm×0.500.2=0.87VmV3=Vm×0.350.2=0.81VmV4=Vm×0.250.2=0.76VmV5=Vm×0.150.2=0.68Vm.]]>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＝ViAi，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：Q1=V1A1Q2=V2A2Q3=V3A3Q4=V4A4Q5=V5A5;]]>所述根据所述第二表达式，设定Qx分别等于Q1、Q2……Qx-1、Qx+1……Qi，得到Ax分别与A1、A2……Ax-1、Ax+1……Ai的第三表达式，当x＝3时，所述第三表达式具体包括：A1=0.86A3A2=0.93A3A4=1.07A3A5=1.19A3.]]>进一步地，上述所述超声波流量计的整流器的设计方法中，所述根据所述第三表达式以及所述Ad=A1+A2+......Ai=12Ag;]]>所述A1、所述A2……所述Ai分别与所述Ag的第四表达式，具体包括：A1=0.86A3=0.086AgA2=0.93A3=0.093AgA3=0.1AgA4=1.07A3=0.107AgA5=1.19A3=0.119Ag.]]>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：当A1＝0.086Ag时，确定所述第一节圆上开4个所述导流孔；当A2＝0.093Ag时，确定所述第二节圆上开8个所述导流孔；当A3＝0.1Ag时，确定所述第三节圆上开4个所述导流孔；当A4＝0.107Ag时，确定所述第四节圆上开8个所述导流孔；当A5＝0.119Ag时，确定所述第五节圆上开8个所述导流孔。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：利用圆的面积计算公式Ai＝mπri2，得到各所述节圆上的所述导流孔的孔径的尺寸di，其中m为各所述节圆上的所述导流孔的数量，di＝2ri；d1=0.147Dd2=0.108Dd3=0.158Dd4=0.116Dd5=0.122D.]]>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：...

【技术保护点】
一种超声波流量计的整流器的设计方法，其特征在于，所述方法包括：在设计整流器用的整流板上选取多个节圆；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；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以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；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；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；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。

【技术特征摘要】
1.一种超声波流量计的整流器的设计方法，其特征在于，所述方法包括：
在设计整流器用的整流板上选取多个节圆；
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；
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以及
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；
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；
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；
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。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述多个节圆包括五个
节圆时；各所述节圆的直径为：
第一节圆的直径0.25D±0.0025D；
第二节圆的直径0.50D±0.0050D；
第三节圆的直径0.65D±0.0065D；
第四节圆的直径0.75D±0.0075D；
第五节圆的直径0.85D±0.0085D；
其中D为所述管道的内径。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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：
计算流速分布指数的数值n；
根据普朗特流速分布公式以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；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
芯线上的流速值，即Vi的最大值；ri为各所述节圆的半径；R为所述管道的半

\t径；
根据所述第一表达式，利用体积流量计算公式Qi＝ViAi，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；
设定Qx分别等于Q1、Q2……Qx-1、Qx+1……Qi，根据所述第二表达式，得
到Ax分别与A1、A2……Ax-1、Ax+1……Ai的第三表达式；其中x≤i，且x为整数；
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；
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Ad=A1+A2+......Ai=12Ag;]]>根据所述第三表达式以及所述得到所述A1、所述
A2……所述Ai分别与所述Ag的第四表达式。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，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Re为湍流状态
的流体的最小雷诺数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据普朗特流速分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鸣，金定飞，徐永鹏，鲁法利，
申请(专利权)人：宁波市鹏盛科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33