一种基于数据迭代的流量计量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数据迭代的流量计量方法，其包括以下步骤：(S1)在测量管段内设置多个测量点；(S2)测算每个测量点处的流速Ui和压力值Fi，记录每个测量点在测量管段物理空间中的坐标Pi(xpi，ypi，zpi)；(S3)根据测量点的邻接关系，确定由相邻测量点组成的多面体为最小流体控制单元；(S4)计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面流速和面压力；(S5)将求得的面流速和面压力代入流体动量守恒方程和流体质量守恒方程，迭代修订面流速和面压力，直至同时满足动量守恒和质量守恒，数值计算收敛，得到测量管段的连续流场，进而实现测量管段的流量计量。本发明专利技术加大了在测量段内的测量范围，提高了流量计量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据迭代的流量计量方法
本专利技术涉及流体的流量计量
，更详而言之涉及一种基于数据迭代的流量计量方法。
技术介绍
目前，广泛使用的水表种类主要有机械式水表、超声波水表、电磁水表等，但是上述几种水表由于计量原理上的限制导致在实际使用中都还存在着一定的缺陷。机械式水表利用水流推动水表叶轮旋转，配合计数器积算得出用户的用水量。机械式水表的技术较为成熟，成本比较低，但结构较复杂，压力损失较大，在小流量时误差较大。超声波水表利用声波在顺水流方向和逆水流方向传播的速度差计算出声道上的平均流速，通过积分得出面平均速度，进而得到体积流量。超声波水表结构简单，压损低，使动流量小。但是超声波水表受使用环境和安装条件影响较大，特别是测量段存在横向速度或涡旋流时，声道上的速度分布发生畸变，影响测量精度。电磁水表利用法拉第电磁感应定律测量流量，采用全电子化设计，无机械运动部件，压力损失小，能实现很宽的量程比。但是电磁水表工作时励磁电流较大，电池续航能力较差，而且流量变化响应较慢，环境适应性较弱，易受到电磁干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于数据迭代的流量计量方法，加大了在测量段内的测量范围，提高了计量精度。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于数据迭代的流量计量方法，其包括以下步骤：(S1)在测量管段内设置多个测量点；(S2)测算每个测量点处的流速Ui和压力值Fi，记录每个测量点在测量管段物理空间中的坐标Pi(xpi，ypi，zpi)；(S3)根据测量点的邻接关系，确定由相邻测量点组成的多面体为最小流体控制单元；(S4)计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面流速，计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面压力；(S5)将求得的面流速和面压力代入流体动量守恒方程和流体质量守恒方程，迭代修订面流速和面压力，直至同时满足动量守恒和质量守恒，数值计算收敛，得到测量管段的连续流场，进而实现测量管段的流量计量。根据本专利技术的优选实施例，所述最小流体控制单元为由相邻测量点组成的四面体或六面体。根据本专利技术的优选实施例，在所述步骤(S2)中，每个测量点处流速Ui的测算步骤如下：(S21)将具有多个网格节点的立体网架固定地设置在测量管段内，将网格节点作为测量点，在立体网架的每个网格节点处固定地设置热线探头；(S22)利用加热装置输出电压E对热线探头进行加热，使得热线探头在流体中保持恒温；(S23)建立输出电压E与每个测量点处流速U的关系式，计算每个测量点处的流速U：E2＝A+B·Um其中，E为加热装置的输出电压，U为每个测量点处的流速，其中A、B和m为标定常数，在流速已知的测量管段中进行标定得到。优选地，在建立输出电压E与每个测量点处流速U的关系式之前，对加热装置输出的电信号进行放大补偿，由此来提高数据的精度。根据本专利技术的优选实施例，在所述步骤(S2)中，每个测量点处压力值Fi的测算步骤如下：将具有多个网格节点的立体网架固定地设置在测量管段内，将网格节点作为测量点，在立体网架的每个网格节点处固定地设置微型水压传感器，通过所述微型水压传感器检测获取各测量点处的压力值Fi。优选地，在设置立体网架时，将设置有微型水压传感器的一侧朝向流体的来路方向。根据本专利技术的优选实施例，在所述步骤(S4)中，计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面流速和面压力的具体步骤如下：计算最小流体控制单元内各个测量点的流速Ui的均值，将其作为最小流体控制单元的体流速，取相邻两个最小流体控制单元的体流速均值作为相邻两个最小流体控制单元接触面的面流速；计算最小流体控制单元内各个测量点的压力值Fi的均值，将其作为最小流体控制单元的体压力，取相邻两个最小流体控制单元的体压力均值作为相邻两个最小流体控制单元接触面的面压力。本专利技术的上述以及其它目的、特征、优点将通过下面的详细说明、附图、以及所附的权利要求进一步明确。附图说明图1是根据本专利技术的优选实施例的流量计量方法的流程示意图；图2是根据本专利技术的优选实施例的立体网架的截面结构示意图；图3是根据本专利技术的优选实施例的立体网架的另一截面结构示意图；图4是根据本专利技术的优选实施例的立体网架的另一截面结构示意图；图5是根据本专利技术的优选实施例的立体网架的另一截面结构示意图；图6是根据本专利技术的优选实施例的立体网架的使用状态示意图，其示出了立体网架固定地设置在测量管段内；图7是根据本专利技术的优选实施例的立体网架的另一使用状态示意图，其示出了立体网架固定地设置在测量管段内；图8是根据本专利技术优选实施例的最小流体控制单元的立体示意图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本专利技术的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本专利技术的精神和范围的其他技术方案。本领域技术人员应理解的是，在本专利技术的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本专利技术的限制。可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。参看附图之图1至图8，根据本专利技术的优选实施例的基于数据迭代的流量计量方法将在接下来的描述中被阐明。如附图1所示，所述基于数据迭代的流量计量方法包括以下步骤：(S1)在测量管段内设置多个测量点；(S2)测算每个测量点处的流速Ui和压力值Fi，记录每个测量点在测量管段物理空间中的坐标Pi(xpi，ypi，zpi)；(S3)根据测量点的邻接关系，确定由相邻测量点组成的多面体为最小流体控制单元；(S4)计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面流速，计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面压力；(S5)将求得的面流速和面压力代入流体动量守恒方程和流体质量守恒方程，迭代修订面流速和面压力，直至同时满足动量守恒和质量守恒，数值计算收敛，得到测量管段的连续流场，进而实现测量管段的流量计量。优选地，所述最小流体控制单元为由相邻测量点组成的四面体或六面体。具体地来说，在所述步骤(S2)中，每个测量点处流速Ui的测算步骤如下：(S21)将具有多个网格节点的立体网架固定地设置在测量管段内，将网格节点作为测量点，在立体网架的每个网格节点处固定地设置热线探头；(S22)利用加热装置输出电压E对热线探头进行加热，使得热线探头在流体中保持恒温；(S23)建立输出电压E与每个测量点处流速U的关系式，计算每个测量点处的流速U：E2＝A+B·Um其中，E为加热装置的输出电压，U为每个测量点处的流速，其中A、B和m为标定常数，在流速已知的测量管段中进行标定得到。优选地，在建立输出电压E与每个测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据迭代的流量计量方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)在测量管段内设置多个测量点；(S2)测算每个测量点处的流速Ui和压力值Fi，记录每个测量点在测量管段物理空间中的坐标Pi(xpi，ypi，zpi)；(S3)根据测量点的邻接关系，确定由相邻测量点组成的多面体为最小流体控制单元；(S4)计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面流速，计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面压力；(S5)将求得的面流速和面压力代入流体动量守恒方程和流体质量守恒方程，迭代修订面流速和面压力，直至同时满足动量守恒和质量守恒，数值计算收敛，得到测量管段的连续流场，进而实现测量管段的流量计量。

【技术特征摘要】
1.一种基于数据迭代的流量计量方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)在测量管段内设置多个测量点；(S2)测算每个测量点处的流速Ui和压力值Fi，记录每个测量点在测量管段物理空间中的坐标Pi(xpi，ypi，zpi)；(S3)根据测量点的邻接关系，确定由相邻测量点组成的多面体为最小流体控制单元；(S4)计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面流速，计算相邻两个最小流体控制单元接触面的面压力；(S5)将求得的面流速和面压力代入流体动量守恒方程和流体质量守恒方程，迭代修订面流速和面压力，直至同时满足动量守恒和质量守恒，数值计算收敛，得到测量管段的连续流场，进而实现测量管段的流量计量。2.如权利要求1所述的基于数据迭代的流量计量方法，其特征在于，所述最小流体控制单元为由相邻测量点组成的四面体或六面体。3.如权利要求1或2所述的基于数据迭代的流量计量方法，其特征在于，在所述步骤(S2)中，每个测量点处流速Ui的测算步骤如下：(S21)将具有多个网格节点的立体网架固定地设置在测量管段内，将网格节点作为测量点，在立体网架的每个网格节点处固定地设置热线探头；(S22)利用加热装置输出电压E对热线探头进行加热，使得热线探头在流体中保持恒温；(S23)建立输出电压E与每个测量点处流速U的关系式，计算每个测量点处的流速U：E2＝A+B·Um其中，E为加热装置的输出电压，U为每个测量点处的流速，其中A、B和m为标定常数，在流速...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国祯，娄嘉骏，
申请(专利权)人：宁波水表股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33