CN113514117A - 一种超声水表流道的设计方法 - Google Patents

一种超声水表流道的设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113514117A
CN113514117A CN202110641144.5A CN202110641144A CN113514117A CN 113514117 A CN113514117 A CN 113514117A CN 202110641144 A CN202110641144 A CN 202110641144A CN 113514117 A CN113514117 A CN 113514117A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water meter
target water
minimum
flow
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110641144.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113514117B (zh
Inventor
严渊达
裘晨
朱力
葛主泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Water Meter Group Co Ltd
Original Assignee
Ningbo Water Meter Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Water Meter Group Co Ltd filed Critical Ningbo Water Meter Group Co Ltd
Priority to CN202110641144.5A priority Critical patent/CN113514117B/zh
Publication of CN113514117A publication Critical patent/CN113514117A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113514117B publication Critical patent/CN113514117B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/662—Constructional details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超声水表流道的设计方法，包括：获取目标水表的设计参数；基于所述设计参数确定目标水表的最小管道截面和最小流速；基于所述最小管道截面和最小流速确定目标水表的换能器的指标；基于目标水表的最小管道截面计算获得目标水表的管道压力损失；基于所述目标水表的管道压力损失确定所述目标水表管道的缩径大小、进出口过渡段长度。本发明可以快速实现对超声水表流道的设计。

Description

一种超声水表流道的设计方法
技术领域
本发明涉及水表设计技术领域，尤其涉及一种超声水表流道的设计 方法。
背景技术
大口径超声水表设计过程中，压力损失和超声信号的采集分析精度 是一个相对矛盾的对立体：降低压力损失，需要根据水表口径，扩大其 内腔横截面积，水表管道内腔横截面积增大会降低水流通过管道的流 速，从而影响超声波信号的采集精度。如果提高超声信号的分析采集精 度就必须要提高流体的流速，但提高了流速就必然增加水表的压力损失。水表的进口流量根据口径大小均有国家标准，不可盲目的对进口流 量进行调整，故如提高流速，就必然对管道进行适当的缩径，如此则要 增大压力损失，增大能耗。
发明内容
本发明提供一种超声水表流道的设计方法，其可以快速实现对超声 水表流道的设计。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种超声水表流道的设计方 法，包括：
获取目标水表的设计参数；
基于所述设计参数确定目标水表的最小管道截面和最小流速；
基于所述最小管道截面和最小流速确定目标水表的换能器的指标；
基于目标水表的最小管道截面计算获得目标水表的管道压力损失；
基于所述目标水表的管道压力损失确定所述目标水表管道的缩径 大小、进出口过渡段长度。
作为上述技术方案的优选，所述目标水表的设计参数具体包括：目 标水表的口径、量程比和常用流量，所述基于所述设计参数确定目标水 表的最小管道截面和最小流速具体包括：基于所述目标水表的口径、量 程比和常用流量计算获得目标水表的最小管道截面和最小流速。
作为上述技术方案的优选，所述基于所述目标水表的口径、量程比 和常用流量计算获得目标水表的最小管道截面和最小流速具体包括：根 据所述目标水表的常用流量和所述目标水表的量程比计算获得目标水 表的最小流量，根据目标水表的口径计算获得目标水表的管道的横截面 积，根据目标水表的管道的横截面积和目标水表的最小流量计算获得目 标水表的最小流速。
作为上述技术方案的优选，在所述基于所述设计参数确定目标水表 的最小管道截面和最小流速之后，所述设计方法还包括：根据目标水表 的最小流速计算该所述最小流速对应的雷诺系数，调整雷诺系数使得目 标水表的最小流量避开紊流与层流的过渡流段以选取最优雷诺系数，根 据最优雷诺数反向运算以获得目标水表最优的最小管道截面，基于所述 目标水表最优的最小管道截面确定目标水表的流道基本模型。
作为上述技术方案的优选，所述设计方法还包括：对所述流道基本 模型进行流道仿真以建立在不同流量下的流量特性曲线，通过对流量特 性曲线进行拟合对流道基本模型进行优化再一次调整目标水表的最小 管道截面和最小流速。
作为上述技术方案的优选，所述换能器的指标包括换能器的声距和 频率。
作为上述技术方案的优选，所述流量特性曲线的计算公式为：
Figure BDA0003107804800000021
其中：Δt为上、下游飞行时间差，Q为 水通过超声波换能器点的流量，D为目标水表的直管段直径，C为超声波传播 速度，θ为夹角。
本发明提供一种超声水表流道的设计方法，该设计方法包括：获取 目标水表的设计参数；基于所述设计参数确定目标水表的最小管道截面 和最小流速；基于所述最小管道截面和最小流速确定目标水表的换能器 的指标；基于目标水表的最小管道截面计算获得目标水表的管道压力损 失；基于所述目标水表的管道压力损失确定所述目标水表管道的缩径大 小、进出口过渡段长度，其通过上述步骤可以快速实现对超声水表流道 的设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明 的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上 述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实 施方式。
附图说明
图1示出了本发明实施例一种超声水表流道的设计方法的流程示意 图；
图2示出了本发明实施例中超声水表流道的形状结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结 合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全 部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例提供了一种超声水表流道的设计方法，该 设计方法包括的具体步骤为：
步骤101：获取目标水表的设计参数；
步骤102：基于所述设计参数确定目标水表的最小管道截面和最小 流速；
步骤103：基于所述最小管道截面和最小流速确定目标水表的换能 器的指标；
步骤104：基于目标水表的最小管道截面计算获得目标水表的管道 压力损失；
步骤105：基于所述目标水表的管道压力损失确定所述目标水表管 道的缩径大小、进出口过渡段长度。
本实施例提供的一种超声水表流道的设计方法，其通过上述的步骤 可以快速实现对超声水表流道的设计。
在本实施例的进一步可实施方式中，目标水表的设计参数具体包 括：目标水表的口径、量程比和常用流量，所述基于所述设计参数确定 目标水表的最小管道截面和最小流速具体包括：基于所述目标水表的口 径、量程比和常用流量计算获得目标水表的最小管道截面和最小流速。
本实施例中通过目标水表的口径、量程比和常用流量可以快速计算 获得目标水表的最小管道截面和最小流速。
在本实施例的进一步可实施方式中，基于所述目标水表的口径、量 程比和常用流量计算获得目标水表的最小管道截面和最小流速具体包 括：根据所述目标水表的常用流量和所述目标水表的量程比计算获得目 标水表的最小流量，根据目标水表的口径计算获得目标水表的管道的横 截面积，根据目标水表的管道的横截面积和目标水表的最小流量计算获 得目标水表的最小流速。
本实施例中可以快速获得目标水表的最小流速。
在本实施例的进一步可实施方式中，在基于所述设计参数确定目标 水表的最小管道截面和最小流速之后，所述设计方法还包括：根据目标 水表的最小流速计算该所述最小流速对应的雷诺系数，调整雷诺系数使 得目标水表的最小流量避开紊流与层流的过渡流段以选取最优雷诺系 数，根据最优雷诺数反向运算以获得目标水表最优的最小管道截面，基 于所述目标水表最优的最小管道截面确定目标水表的流道基本模型。
具体而言：在设计前，确定目标水表的口径、量程比R，及常用流 量Q3。
通过已知Q3以及量程比R，计算最小流量Q1(Q1＝Q3/R)，
因管径D具有唯一性，可以得知设计管道的横截面积S，通过此， 可运算出Q1在确定口径水表中的最小流速υ(υ＝Q1/S横截面)
由最小流速可以运算出水流的雷诺数Re(Re＝ρυD/μ，其中分别为流 体的流速、密度与黏性系数，D为管道的当量直径)
本实施例中通过最优雷诺数反向运算以获得目标水表最优的最小 管道截面可以提升超声水表流道的设计精度。
在本实施例的进一步可实施方式中，设计方法还包括：对所述流道 基本模型进行流道仿真以建立在不同流量下的流量特性曲线，通过对流 量特性曲线进行拟合对流道基本模型进行优化再一次调整目标水表的 最小管道截面和最小流速。
本实施例中通过流量特性曲线可以提升超声水表流道的设计精度。
在本实施例的进一步可实施方式中，换能器的指标包括换能器的声 距和频率。
在本实施例的进一步可实施方式中，流量特性曲线的计算公式为：
Figure BDA0003107804800000051
其中：Δt为上、下游飞行时间差，Q为水通过超声波换能器点的流量，D为目标水表的直管段直径，C为超声波传播速度，θ为夹角。
本实施例中管道压力损失的计算公式为：
Figure BDA0003107804800000062
参见图2，Δp1为沿程压力损失(单位：kPa)Δp2为局部压力 损失(单位：kPa)
λ——阻力系数
λ＝0.0032+0.221Re-0.237(105＜Re＜3×106)
λ＝0.3164/Re0.25(4×103＜Re＜105)Re为雷诺数
l——圆管长度(单位：m)
v——流速(单位：m/s)
d——管道直径(单位：mm)
θ1、θ2——进、出水缩管角度
A1,A2——进管(出管)直径(单位：mm)
A3,A4——出管(进管)直径(单位：mm)。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示 例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述 的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示 例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多 个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不 同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或 暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有 “第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发 明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限 定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围 内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此， 本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种超声水表流道的设计方法，其特征在于，包括：
获取目标水表的设计参数；
基于所述设计参数确定目标水表的最小管道截面和最小流速；
基于所述最小管道截面和最小流速确定目标水表的换能器的指标；
基于目标水表的最小管道截面计算获得目标水表的管道压力损失；
基于所述目标水表的管道压力损失确定所述目标水表管道的缩径大小、进出口过渡段长度。
2.根据权利要求1所述的超声水表流道的设计方法，其特征在于，所述目标水表的设计参数具体包括：目标水表的口径、量程比和常用流量，所述基于所述设计参数确定目标水表的最小管道截面和最小流速具体包括：基于所述目标水表的口径、量程比和常用流量计算获得目标水表的最小管道截面和最小流速。
3.根据权利要求2所述的超声水表流道的设计方法，其特征在于，所述基于所述目标水表的口径、量程比和常用流量计算获得目标水表的最小管道截面和最小流速具体包括：根据所述目标水表的常用流量和所述目标水表的量程比计算获得目标水表的最小流量，根据目标水表的口径计算获得目标水表的管道的横截面积，根据目标水表的管道的横截面积和目标水表的最小流量计算获得目标水表的最小流速。
4.根据权利要求3所述的超声水表流道的设计方法，其特征在于，在所述基于所述设计参数确定目标水表的最小管道截面和最小流速之后，所述设计方法还包括：根据目标水表的最小流速计算该所述最小流速对应的雷诺系数，调整雷诺系数使得目标水表的最小流量避开紊流与层流的过渡流段以选取最优雷诺系数，根据最优雷诺数反向运算以获得目标水表最优的最小管道截面，基于所述目标水表最优的最小管道截面确定目标水表的流道基本模型。
5.根据权利要求4所述的超声水表流道的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括：对所述流道基本模型进行流道仿真以建立在不同流量下的流量特性曲线，通过对流量特性曲线进行拟合对流道基本模型进行优化再一次调整目标水表的最小管道截面和最小流速。
6.根据权利要求1所述的超声水表流道的设计方法，其特征在于，所述换能器的指标包括换能器的声距和频率。
7.根据权利要求5所述的超声水表流道的设计方法，其特征在于，所述流量特性曲线的计算公式为：
Figure FDA0003107804790000021
其中：Δt为上、下游飞行时间差，Q为水通过超声波换能器点的流量，D为目标水表的直管段直径，C为超声波传播速度，θ为夹角。
CN202110641144.5A 2021-06-09 2021-06-09 一种超声水表流道的设计方法 Active CN113514117B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110641144.5A CN113514117B (zh) 2021-06-09 2021-06-09 一种超声水表流道的设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110641144.5A CN113514117B (zh) 2021-06-09 2021-06-09 一种超声水表流道的设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113514117A true CN113514117A (zh) 2021-10-19
CN113514117B CN113514117B (zh) 2024-03-26

Family

ID=78065378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110641144.5A Active CN113514117B (zh) 2021-06-09 2021-06-09 一种超声水表流道的设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113514117B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114485863A (zh) * 2021-12-24 2022-05-13 广东艾科技术股份有限公司 超声波水表的流量误差校正方法、系统、计算机及介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060053902A1 (en) * 2004-09-13 2006-03-16 Veris, Inc. Devices, installations and methods for improved fluid flow measurement in a conduit
JP2007147102A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Takasago Thermal Eng Co Ltd ダクトサイズの決定方法
CN105868497A (zh) * 2016-04-19 2016-08-17 国家电网公司 一种带变顶高尾水隧洞水轮机调节系统仿真建模方法及模型
CN107862147A (zh) * 2017-11-16 2018-03-30 华北电力科学研究院有限责任公司 正方截面外部斜切弯头局部阻力的确定方法
CN208155371U (zh) * 2018-05-31 2018-11-27 天津浩天自动化仪表制造有限公司 一种改进型横截面测风装置
CN109977615A (zh) * 2019-04-23 2019-07-05 合肥工业大学 一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法
CN112199788A (zh) * 2020-09-28 2021-01-08 广州广燃设计有限公司 一种埋地燃气管道的设计方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060053902A1 (en) * 2004-09-13 2006-03-16 Veris, Inc. Devices, installations and methods for improved fluid flow measurement in a conduit
JP2007147102A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Takasago Thermal Eng Co Ltd ダクトサイズの決定方法
CN105868497A (zh) * 2016-04-19 2016-08-17 国家电网公司 一种带变顶高尾水隧洞水轮机调节系统仿真建模方法及模型
CN107862147A (zh) * 2017-11-16 2018-03-30 华北电力科学研究院有限责任公司 正方截面外部斜切弯头局部阻力的确定方法
CN208155371U (zh) * 2018-05-31 2018-11-27 天津浩天自动化仪表制造有限公司 一种改进型横截面测风装置
CN109977615A (zh) * 2019-04-23 2019-07-05 合肥工业大学 一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法
CN112199788A (zh) * 2020-09-28 2021-01-08 广州广燃设计有限公司 一种埋地燃气管道的设计方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WANG ZHENYU; WANG PING: "Study of the Fluid within the Pipe Model", 《2013 THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE ON INSTRUMENTATION, MEASUREMENT, COMPUTER, COMMUNICATION AND CONTROL》 *
张映梅: "液压元件的优化设计与SLM制造研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (基础科学辑)》, pages 028 - 339 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114485863A (zh) * 2021-12-24 2022-05-13 广东艾科技术股份有限公司 超声波水表的流量误差校正方法、系统、计算机及介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN113514117B (zh) 2024-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4365518A (en) Flow straighteners in axial flowmeters
CN100538307C (zh) 一种大流量气体管道均速管流量计风洞校验方法
CA2707398A1 (en) Turbulence conditioner for transit time ultrasonic flow meters and method
CN111337071A (zh) 一种天然气计量评价系统
CN101881640A (zh) 涡街质量流量计
CN108931270B (zh) 基于多孔节流与声发射技术的两相流参数检测方法
EP3298357A1 (en) Revolving ultrasound field multiphase flowmeter
CN109506724B (zh) 一种气液两相流计量装置和方法
US6912919B2 (en) Restriction flowmeter
CN104965104A (zh) 两相流分相流速声电双模态测量方法
Parker et al. Wake excited resonances in an annular cascade: an experimental investigation
CN113514117A (zh) 一种超声水表流道的设计方法
CN211926930U (zh) 天然气计量评价系统
CN102538913B (zh) 单声道超声水表流量测量特性校正方法
CN112945326A (zh) 气体流量测量装置及方法
Albiez et al. High-resolution measurements of heat transfer, near-wall intermittency, and Reynolds-stresses along a flat plate boundary layer undergoing bypass transition
CN204854845U (zh) 一种超声波液体流量计管路
CN209820549U (zh) 一种用于商用超声燃气表的可灵活测量声道
CN103323066B (zh) 一种低含液率气液两相流测量方法及测量系统
CN213600142U (zh) 一种用于超声波燃气表的管段腔体
CN114563065A (zh) 气体超声波流量计校准方法
CN110595554B (zh) 套管装置超声波实验装置及其实验方法
Brown et al. A new flow conditioner for 4-path ultrasonic flowmeters
Moore et al. Modelling of transit time ultrasonic flowmeters in theoretical asymmetric flow
JP4188386B2 (ja) 超音波流量計

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant