[發(fā)明專利]插入式電磁流量計(jì)探針結(jié)構(gòu)與布置的優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910211115.8
• 申請日: 2019-03-20
• 公開（公告）號: CN110044428A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包福兵;凃程旭;尹招琴;梁曉瑜;陳強(qiáng);高曉燕;鄧向龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)上虞高等研究院有限公司
• 主分類號: G01F1/58
• 分類號: G01F1/58
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發(fā)明公開了一種插入式電磁流量計(jì)探針結(jié)構(gòu)與布置的優(yōu)化方法。本發(fā)明方法對原型插入式電磁流量計(jì)的全三維流場內(nèi)部流體流動進(jìn)行數(shù)值模擬。從數(shù)值計(jì)算結(jié)果中提取全流場信息，并重點(diǎn)分析探針式電極附近流場分布。針對插入式電磁流量計(jì)復(fù)雜的內(nèi)部流動狀態(tài)結(jié)合數(shù)值計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化探針結(jié)構(gòu)以及布置位置。本發(fā)明只對插入式電磁流量計(jì)的探針結(jié)構(gòu)及布置方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，不對勵(lì)磁線圈、傳感器、集成電路等做修改。相對于傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)電磁流量計(jì)的修改方法，本發(fā)明即降低了研發(fā)周期又節(jié)約了研發(fā)成本，采用CFD技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)更具有可靠的理論依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種插入式電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，具體的說是一種優(yōu)化電磁流量計(jì)探針結(jié)構(gòu)與布置的方法，屬于流體機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用CFD技術(shù)計(jì)算分析流場內(nèi)部流體流動的應(yīng)用逐漸廣泛，數(shù)值模擬方法對流體機(jī)械的分析也較為成熟。采用CFD技術(shù)對電磁流量計(jì)內(nèi)部流場流動分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)相對于傳統(tǒng)方法能夠縮短開發(fā)周期、節(jié)約研發(fā)成本、更加科學(xué)有效的解決結(jié)構(gòu)上存在的缺陷，并且能夠?yàn)殡姶帕髁坑?jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠地理論依據(jù)。

在石油、化工、電力、供水等很多的工業(yè)部門中，都會使用到電磁流量計(jì)。21世紀(jì)以來國產(chǎn)電磁流量計(jì)發(fā)展迅速，但依然受國外先進(jìn)國家的市場沖擊較大。大型企業(yè)采購電磁流量計(jì)依賴進(jìn)口，國產(chǎn)電磁流量計(jì)在高端產(chǎn)品行列競爭壓力頗大，如何研發(fā)高端產(chǎn)品、走在世界先進(jìn)行列是國內(nèi)企業(yè)目前丞待解決的問題。目前電磁流量計(jì)的研發(fā)及優(yōu)化偏重于線圈布置、傳感器開發(fā)、電路設(shè)計(jì)、算法等方向，忽略了電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)的研發(fā)。對于電極尺寸較大且處在流道內(nèi)部的插入式電磁流量計(jì)來說，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常有必要的。本發(fā)明針對這類電磁流量計(jì)，對電極形狀以及布置位置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效降低了電磁流量計(jì)的測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對目前國產(chǎn)插入式電磁流量計(jì)測量誤差大的現(xiàn)狀，對插入式電磁流量計(jì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提供了一種數(shù)值計(jì)算的新型設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的優(yōu)化方法是對勵(lì)磁線圈、磁芯、傳感器系數(shù)、電路等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這種優(yōu)化方式的弊端在于工作量大、優(yōu)化周期長、資金投入大、難以解決結(jié)構(gòu)缺陷等弊端。本發(fā)明應(yīng)用CFD技術(shù)結(jié)合流體力學(xué)理論對插入式電磁流量計(jì)全流場進(jìn)行數(shù)值分析，并對插入式電磁流量計(jì)探針結(jié)構(gòu)與布置方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，便可以達(dá)到降低插入式電磁流量計(jì)測量誤差。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明方法對原型插入式電磁流量計(jì)的全三維流場內(nèi)部流體流動進(jìn)行數(shù)值模擬。從數(shù)值計(jì)算結(jié)果中提取全流場信息，并重點(diǎn)分析探針式電極附近流場分布。針對插入式電磁流量計(jì)復(fù)雜的內(nèi)部流動狀態(tài)結(jié)合數(shù)值計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化探針結(jié)構(gòu)以及布置位置。

探針結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體方法：取消探針末端斜面與探針主體柱狀面之間的過渡，將探針末端的斜面與探針主體柱狀面直接相連。探針末端斜面與豎直線夾角為θ，探針末端斜面在豎直線上的投影長度為d，探針末端斜面之間由圓弧面連接，圓弧面的圓心角為探針位置具體優(yōu)化方法：兩探針豎直放置且關(guān)于插入式電磁流量計(jì)的中軸線對稱，探針圓柱體外圓與插入式電磁流量計(jì)內(nèi)壁相切。

所述的探針末端斜面與豎直線夾角θ范圍0°～45°。

所述的探針末端斜面在豎直線上的投影長度d大于等于探針主體圓柱直徑的1/2，小于探針主體圓柱直徑的2倍。

所述的探針末端圓弧面的圓心角范圍0°～90°。

本發(fā)明具有的增益效果是：

1、本發(fā)明只對插入式電磁流量計(jì)的探針結(jié)構(gòu)及布置方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，不對勵(lì)磁線圈、傳感器、集成電路等做修改。相對于傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)電磁流量計(jì)的修改方法，本發(fā)明即降低了研發(fā)周期又節(jié)約了研發(fā)成本，采用CFD技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)更具有可靠的理論依據(jù)。