JP4668163B2 - 部分的に発達した流断面の多経路超音波流量計測方法およびシステム - Google Patents
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- 管内の流れの断面における平均速度である流体の速度を決定する方法であって、
超音波流量計測器を用いて、計測経路から管中心線までの最短距離に対応するチャネルレベルの異なる複数の計測経路の各々について前記流体の経路平均速度を計測する工程と、
前記流体のレイノルズ数を概算する工程と、
前記概算されたレイノルズ数を選択された範囲と比較する工程と、
(a)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲の上限よりも大きい場合には、管内の乱流流れに対する乱流モデルを選択し、(b)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲の下限よりも小さい場合には、管内の層流流れに対する層流モデルを選択し、(c)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲内にある場合には、前記複数の計測経路についての前記経路平均速度を用いて前記乱流モデル、前記層流モデルおよび層流領域および平坦領域を有する部分層流モデルのそれぞれとの適合を行い、最も適合するモデルを選択する工程と、
前記複数の計測経路についての前記経路平均速度、および、選択されたモデルに基づいて計算された、前記経路平均速度と前記流体の速度との比を示すチャネル係数を用いて、前記流体の速度を決定する工程と、
を含む、方法。 - 管内の流れの断面における平均速度である流体の速度を決定する方法であって、
超音波流量計測器を用いて、計測経路から管中心線までの最短距離に対応するチャネルレベルの異なる複数の計測経路の各々について前記流体の経路平均速度を計測する工程と、
前記流体のレイノルズ数を概算する工程と、
前記概算されたレイノルズ数を選択された範囲と比較する工程と、
(a)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲の上限よりも大きい場合には、管内の乱流流れに対する乱流モデルを選択し、(b)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲の下限よりも小さい場合には、管内の層流流れに対する層流モデルを選択し、(c)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲内にある場合には、層流領域および平坦領域を有する部分層流モデルを選択する工程と、
前記複数の計測経路についての前記経路平均速度、および、選択されたモデルに基づいて計算された、前記経路平均速度と前記流体の速度との比を示すチャネル係数を用いて、前記流体の速度を決定する工程と、
を含む、方法。 - 前記選択された範囲は、1,000から5,000である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記選択された範囲は、500から10,000である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記レイノルズ数を概算する工程は、前記経路平均速度と粘度に基づく、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記選択されたモデルは前記乱流モデルであり、
前記決定する工程は、乱流の特徴的な値である指数係数を決定することを含む、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 前記指数係数は、前記複数の計測経路についての前記経路平均速度の一組を、前記チャネル係数を前記指数係数に関連付けるカーブ一組と適合させることで決定され、
前記カーブ一組は、前記チャネルレベルおよび前記指数係数の可能性のある組み合わせに対して予め算出された前記チャネル係数が入力された二次元データ列から、前記複数の計測経路についての前記チャネルレベルに基づいて得られる、請求項6に記載の方法。 - 前記選択されたモデルは前記部分層流モデルであり、
前記決定する工程は、流体の流れの断面における平坦領域の全流れ領域に対する比率に対応する部分層流係数を決定することを含む、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 前記部分層流係数は、前記複数の計測経路についての前記経路平均速度の一組を、前記チャネル係数を前記部分層流係数に関連付けるカーブ一組と適合させることで決定され、
前記カーブ一組は、前記チャネルレベルおよび前記部分層流係数の可能性のある組み合わせに対して予め算出された前記チャネル係数が入力された二次元データ列から、前記複数の計測経路についての前記チャネルレベルに基づいて得られる、請求項8に記載の方法。 - 前記平坦領域は、前記管中心線からの半径で規定された領域であり、
前記層流領域は、前記平坦領域と管壁の間の領域である、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 - 管内の流れの断面における平均速度である流体の速度を計測するためのプログラムを持つコンピュータ読取可能な媒体であって、前記プログラムは、
超音波流量計測器で計測された、計測経路から管中心線までの最短距離に対応するチャネルレベルの異なる複数の計測経路に各々についての前記流体の経路平均速度を取得する命令と、
(a)概算されたレイノルズ数が選択された範囲の上限よりも大きい場合には、管内の乱流流れに対する乱流モデルを選択し、(b)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲の下限よりも小さい場合には、管内の層流流れに対する層流モデルを選択し、(c)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲内にある場合には、前記複数の計測経路についての前記経路平均速度を用いて、前記乱流モデル、前記層流モデルおよび層流領域および平坦領域を有する部分層流モデルのそれぞれとの適合を行い、最も適合するモデルを選択する命令と、
前記複数の計測経路についての前記経路平均速度、および、選択されたモデルに基づいて計算された、前記経路平均速度と前記流体の速度との比を示すチャネル係数を用いて、前記流体の速度を決定する命令と、
を含む、コンピュータ読取可能な媒体。 - 管内の流れの断面における平均速度である流体の速度を計測するためのプログラムを持つコンピュータ読取可能な媒体であって、前記プログラムは、
超音波流量計測器で計測された、計測経路から管中心線までの最短距離に対応するチャネルレベルの異なる複数の計測経路に各々についての前記流体の経路平均速度を取得する命令と、
(a)概算されたレイノルズ数が選択された範囲の上限よりも大きい場合には、管内の乱流流れに対する乱流モデルを選択し、(b)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲の下限よりも小さい場合には、管内の層流流れに対する層流モデルを選択し、(c)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲内にある場合には、層流領域および平坦領域を有する部分層流モデルを選択する命令と、
前記複数の計測経路についての前記経路平均速度、および、選択されたモデルに基づいて計算された、前記経路平均速度と前記流体の速度との比を示すチャネル係数を用いて、前記流体の速度を決定する命令と、
を含む、コンピュータ読取可能な媒体。 - 前記選択された範囲は、500から10,000である、請求項11または12に記載のコンピュータ読取可能な媒体。
- 前記選択された範囲は、1,000から5,000である、請求項11または12に記載のコンピュータ読取可能な媒体。
- 前記乱流モデルについては、乱流の特徴的な値である指数係数の関数である前記チャネル係数を記憶し、前記部分層流モデルについては、流体の流れの断面における平坦領域の全流れ領域に対する比率に対応する部分層流係数の関数としての前記チャネル係数を記憶するデータベースをさらに含む、請求項11〜14のいずれかに記載のコンピュータ読取可能な媒体。
- 前記プログラムは、
前記乱流モデルについては、乱流の特徴的な値である指数係数の関数である前記チャネル係数を算出する命令と、
流体の流れの断面における平坦領域の全流れ領域に対する比率に対応する部分層流係数の関数としての前記チャネル係数を算出する命令と、
をさらに含む、請求項11〜15にいずれかに記載のコンピュータ読取可能な媒体。 - 前記平坦領域は、前記管中心線からの半径で規定された領域であり、
前記層流領域は、前記平坦領域と管壁の間の領域である、請求項11〜16のいずれかに記載のコンピュータ読取可能な媒体。 - 超音波流量計測器であって、
一つの管において管中心線に対して非対称に配置されている複数の計測経路を形成するよう構成された複数対の変換器と、
メモリおよび前記メモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサを有し、前記複数対の変換器が接続される制御部と、
を含み、
前記プロセッサは、
前記複数の計測経路の各々について前記管を流れる流体の経路平均速度を計測する命令と、
(a)概算されたレイノルズ数が選択された範囲の上限よりも大きい場合には、管内の乱流流れに対する乱流モデルを選択し、(b)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲の下限よりも小さい場合には、管内の層流流れに対する層流モデルを選択し、(c)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲内にある場合には、前記複数の計測経路についての前記経路平均速度を用いて前記乱流モデル、前記層流モデルおよび層流領域および平坦領域を有する部分層流モデルのそれぞれとの適合を行い、最も適合するモデルを選択する命令と、
前記複数の計測経路についての前記経路平均速度、および、選択されたモデルに基づいて計算された、前記経路平均速度と前記管内の流れの断面における平均速度である流体の速度との比を示すチャネル係数を用いて、前記流体の速度を決定する命令と、
を含む前記プログラムを実行する、超音波流量計測器。 - 超音波流量計測器であって、
一つの管において管中心線に対して非対称に配置されている複数の計測経路を形成するよう構成された複数対の変換器と、
メモリおよび前記メモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサを有し、前記複数対の変換器が接続される制御部と、
を含み、
前記プロセッサは、
前記複数の計測経路の各々について前記管を流れる流体の経路平均速度を計測する命令と、
(a)概算されたレイノルズ数が選択された範囲の上限よりも大きい場合には、管内の乱流流れに対する乱流モデルを選択し、(b)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲の下限よりも小さい場合には、管内の層流流れに対する層流モデルを選択し、(c)前記概算されたレイノルズ数が前記選択された範囲内にある場合には、層流領域および平坦領域を有する部分層流モデルを選択する命令と、
前記複数の計測経路についての前記経路平均速度、および、選択されたモデルに基づいて計算された、前記経路平均速度と前記管内の流れの断面における平均速度である流体の速度との比を示すチャネル係数を用いて、前記流体の速度を決定する命令と、
を含む前記プログラムを実行する、超音波流量計測器。 - 前記メモリは、前記乱流モデルについては、乱流の特徴的な値である指数係数の関数である前記チャネル係数を、および前記部分層流モデルについては、流体の流れの断面における平坦領域の全流れ領域に対する比率に対応する部分層流係数の関数としての前記チャネル係数を持つデータベースをさらに記憶している、請求項18または19に記載の超音波流量計測器。
- 前記プロセッサは、
前記乱流モデルについては、乱流の特徴的な値である指数係数の関数である前記チャネル係数を算出する命令と、
前記部分層流モデルについては、流体の流れの断面における平坦領域の全流れ領域に対する比率に対応する部分層流係数の関数としての前記チャネル係数を算出する命令と、
をさらに含む前記プログラムを実行する、請求項18〜20のいずれかに記載の超音波流量計測器。 - 前記平坦領域は、前記管中心線からの半径で規定された領域であり、
前記層流領域は、前記平坦領域と管壁の間の領域である、請求項18〜21のいずれかに記載の超音波流量計測器。
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