Kòm pyonye nan lakontè koule ultrasons pou gaz natirèlendistri mezi, pandan 5 ane ki sot pase yo nou te dekouvri ke ak ekspansyon kontinyèl nan rezo tiyo gaz iben yo ak amelyorasyon kontinyèl nan egzijans presizyon mesure gaz, tradisyonèl mèt gaz mekanik te piti piti ekspoze pwoblèm tankou mete grav, limite turndown rapò, ak pòv adaptabilite nan kondisyon fonksyònman gaz pandan operasyon alontèm -. Pwoblèm sa yo fè li difisil pou satisfè kondisyon modèn gaz mesure pou gwo presizyon, entèlijans, ak lavi sèvis long. Mèt koule gaz natirèl ultrasons, akòz avantaj yo nan pa gen okenn pati mekanik k ap deplase, gwo rapò turndown, pèt presyon ki ba, ak fasilite nan dijitalizasyon ak kominikasyon aleka, yo te piti piti vin yon chwa enpòtan nan jaden an nan gaz koule mesure. Li esansyèl pou pèsonèl akizisyon yo konprann kontni sa a anvan yo pran desizyon.
Rechèch distribisyon vitès koule
Depi distribisyon vitès koule nan likid andedan tiyo a dirèkteman afekte chemen pwopagasyon siyal ultrasons yo, distribisyon vitès koule ki pa inifòm ap lakòz siyal ultrasons yo gaye ak atténue nan divès degre pandan pwopagasyon nan tiyo a, sa ki lakòz fenomèn tankou siyal ki ba -a- bri rapò nan siyal eko resevwa ak gwo anplitid atténuation. Se poutèt sa, asire distribisyon inifòm vitès koule gaz andedan tiyo a se yon avantou pou reyalize egzijans presizyon mezi yo.mèt koule gaz ultrasons.
Nan sikonstans nòmal, koule likid ki afekte nan fòs gluan ka pwodwi de rejim koule debaz (koule laminar ak koule ajite), ki gen rapò tou ak faktè tankou rejim koule ak viskozite likid kinematik, karakteristik likid, ak paramèt tiyo. De rejim koule sa yo souvan distenge pa nimewo Reynolds (Re).
Lè Re mwens pase oswa egal a 2300, likid la nan yon eta koule laminar. Nan moman sa a, enfliyans nan fòs gluan sou patikil likid pi gran pase fòs inèrsyèl, rejim nan koule se relativman ki estab ak pa gen okenn fenomèn ajite, men se sèlman konpozan vitès axial egziste. Distribisyon vitès la inifòm, li prezante yon fòm parabolik. Vitès koule a pi piti tou pre miray tiyo sikilè a epi piti piti ogmante nan direksyon sant tiyo a, ak pwofil vitès yo montre nan Figi 3.29.
Vitès koule nan chak pwen nan tiyo sikilè a sèlman ki gen rapò ak distans r soti nan pwen sa a aks tiyo a, epi lwa distribisyon vitès li yo ka eksprime kòm:
Ki kote: vr se vitès koule nan distans r soti nan aks tiyo a; v_m se vitès koule nan aks tiyo a, ki se vitès maksimòm koule atravè tout -seksyon transvèsal la; R se reyon tiyo a.
Relasyon ant liy-vitès mwayèn ak zòn-vitès mwayèn ka eksprime respektivman lè l sèvi avèk vm kòm:
Lè w rezoud ekwasyon (3.16) ak (3.17) an menm tan, yo ka jwenn koyefisyan koreksyon Reynolds la epi eksprime kòm:
Lè Re Pi gran pase oswa egal a 4000, likid la nan yon eta ajite. Nan moman sa a, enfliyans fòs inèrsyèl sou patikil likid yo pi enpòtan, rejim koule a relativman chaotic, konpozan vitès axial ak longitudinal egziste ansanm, distribisyon vitès la pa inifòm, rezistans ajite ogmante, epi pwofil vitès la montre nan Figi 3.30.
Paske pwosesis pwopagasyon koule ajite manke teyori ki enpòtan ak metòd analyse espesifik, pou avanse rechèch plis, enjenyè souvan itilize seri pouvwa pou apeprè kalkile distribisyon vitès nan tiyo sikilè anba kondisyon ajite, ki ka eksprime kòm:
Ki kote: valè n gen rapò ak brutality sifas tiyo a ak nimewo Reynolds. Anba kondisyon ideyal kote miray enteryè tiyo a lis, fòmil Prandtl la ka eksprime relasyon ant n ak Re tankou:
Sa vle di, lè yo konnen nimewo Reynolds la, yo ka kalkile valè n, kidonk detèmine koub distribisyon vitès ajite yo montre nan Figi 3.30. Relasyon ant liy-vitès mwayèn ak zòn-vitès mwayèn ka eksprime respektivman lè l sèvi avèk v_m kòm:
Lè w rezoud ekwasyon (3.21) ak (3.22) an menm tan, yo ka jwenn relasyon ant koyefisyan koreksyon Reynolds ak n kòm:
Nan yon tiyo ajite konplètman devlope, relasyon ki genyen ant koyefisyan koreksyon Reynolds ak Re ka eksprime kòm:
Konsiderasyon Jeni pratik
Fòmil ki anwo yo tout baze sou diskisyon ki fèt nan kondisyon ki pa gen okenn lòt faktè entèfere ak ase longè tiyo dwat anvan ak apre tiyo mezi a. Sepandan, nan aplikasyon jeni aktyèl yo, faktè tankou metòd enstalasyon transducer, tiyo en, ak koube anvan ak apre tiyo mezi a pral lakòz tout devyasyon nan distribisyon vitès koule entèn yo, ki fè li difisil pou aplike nan pwosesis mezi aktyèl yo. Se poutèt sa, rechèch sou distribisyon vitès koule inifòm andedan kanal koule a trè enpòtan.
Ultrasonic gaz natirèl koule mèt estriktirèl konsepsyon
Yon mèt koule gaz natirèl ultrasons se yon aparèy ki itilize teknoloji ultrasons pou mezire koule gaz. Konsepsyon estriktirèl li yo ak rechèch simulation enplike plizyè aspè, tankou konsepsyon Capteur, dinamik likid, ak pwopagasyon acoustic. Yon konplèkontè gaz ultrasons koulegen ladan chanèl koule, transducteur, ak sikwi mezi. Sistèm sa a fè sikwi mezi ak konsepsyon pwogram ki baze sou chanèl koule ki egziste deja ak transducteur.
Konsepsyon transducer ak enstalasyon
Mèt koule gaz natirèl à anjeneral gen de transducteur: yon transmetè ak yon reseptè. Konsiderasyon konsepsyon gen ladan frekans transducer a, pouvwa, ak ranje tanperati opere pou adapte yo ak diferan karakteristik gaz. Pozisyon enstalasyon transducteurs gen yon enpak enpòtan sou rezilta mezi yo. Tipikman, transmetè ak reseptè yo ta dwe simetrik ranje nan diferan pozisyon sou tiyo a asire ke chemen an pwopagasyon nan siyal ultrasons rete inifòm ke posib.
Konsepsyon chanèl likid
Lè w ap desine kanal likid kontè gaz la, li nesesè pou konnen dyamèt enteryè tiyo a pou matche ak ranje koule gaz la. Sifas enteryè tiyo a ta dwe lis pou diminye entèferans ak koule likid. Li nesesè tou pou konsepsyon aparèy regilasyon koule pou asire ke vitès likid la nan seri mezirab la, evite enpak vitès koule twòp vit oswa dousman sou mezi.
Anvlòp ekstèn ak fiksasyon
Lè nou konsidere konpleksite anviwònman k ap travay la, seleksyon materyèl ekstèn yo konsantre sou chwazi materyèl korozyon -rezistan ak segondè -tanperati-, tankou asye pur oswa plastik jeni, ki ka efektivman pwoteje konpozan elektwonik entèn yo ak transducteurs. An menm tan an, yo ta dwe fèt yon mekanis fikse serye pou asire estabilite kontè gaz la anba kondisyon travay presyon wo -. Aparèy fikse a ta dwe konsidere espas enstalasyon ak kondisyon anviwònman tiyo a.
Pwosesis elektrik ak siyal
An tèm de pwosesis elektrik ak siyal, konsepsyon yon sistèm koneksyon elektrik efikas egalman enpòtan pou asire transmisyon ak pwosesis siyal ki estab, ki gen ladan resepsyon, pwosesis, ak kalkil siyal ultrasons. Pou konvèti diferans tan pwopagasyon ultrasons nan done koule, algoritm korespondan yo dwe fèt separeman.
Faktè Presizyon Mezi
Presizyon mezi ultrasons mèt koule gaz natirèl tou gen rapò ak plizyè faktè, tankou bon jan kalite Capteur, tanperati anbyen, vitès koule gaz, konpozisyon gaz, ak presyon. Nan mitan sa yo, jistès mezi à gaz natirèl koule mèt gen yon gwo korelasyon ak distribisyon vitès koule, ki mande distribisyon likid nan tiyo mezi a ka reflete sifizameman vitès koule atravè seksyon kwa -koule kanal la.
Konsiderasyon kle konsepsyon
Anplis de sa, faktè sa yo ta dwe konsidere nan konsepsyon estriktirèl ultrasons gaz natirèl koule mèt koule chanèl:
(1) Atenuasyon anplitid siyal ultrasons nan kanal koule a pandan chanjman vitès koule; (2) Siyal ultrasons yo ta dwe afekte otank posib pa chanjman vitès koule likid pou amelyore rezolisyon mezi sistèm; (3) Vitès koule enstantane nan likid ki pase nan tiyo mezi a dwe satisfè tout kondisyon -mesi ranje sistèm lan.
Konbine faktè ki anwo yo, yo te fèt modèl ultrasons gaz natirèl koule mèt koule chanèl ki fèt ak modèl lè l sèvi avèk lojisyèl SpaceClaim, ak modèl ki montre nan Figi 3.31.
Figi 3.31
Konsepsyon chanèl koule kontè gaz la konsiste de de pati: pati ki konekte nan tiyo gaz la adopte yon tiyo sikilè, ak dimansyon ki idantik ak sa ki nan mèt gaz dyafram. Lè ou konsidere efè refleksyon siyal ultrasons ak aplikasyon koreksyon distribisyon vitès koule, pati mezi vitès koule a adopte yon estrikti kanal rektangilè, ak twa koule redressement vanes enstale andedan. Van yo redresman yo benefisye pou distribisyon inifòm nan vitès koule likid. An menm tan an, rediksyon nan dyamèt enteryè kanal la koule rektangilè vle di ke anba menm kondisyon vitès koule inlet, vitès la koule enstantane nan kanal la koule rektangilè vin pi vit, diferans nan tan transpò piblik ogmante, sa ki ka amelyore rezolisyon an mezi koule nan ultrasons gaz natirèl koule mèt la. Konsènan metòd enstalasyon transducteurs piezoelectric, pou asire presizyon mezi nan ti pwen koule nan mèt koule gaz natirèl ultrasons, longè chemen pwopagasyon bezwen pwolonje. Sepandan, ogmantasyon nan longè chemen an pral lakòz pèt enèji pandan pwopagasyon siyal, ki mande yon balans ant presizyon mezi sistèm ak degre atenuasyon siyal soti nan de aspè. Yo adopte estrikti enstalasyon ki gen fòm AV -, ak de transducteur yo simetrik sou liy santral la longitudinal nan van yo redresman.
Mesh jenerasyon ak bon jan kalite
Anvan yo fè simulation dinamik likid, operasyon preprocessing yo fèt sou modèl ultrasons gaz natirèl koule mèt koule chanèl. Apre yo fin ranpli reparasyon modèl ak senplifikasyon pou jwenn yon solid, rejyon likid entèn modèl la ekstrè epi may divize an. Bon jan kalite a nan divizyon may dirèkteman detèmine fyab la ak estabilite nan rezilta simulation ki vin apre. Fluent workflow watertight la ka itilize pou egzekite pwosesis ki anwo a, mete seri gwosè jenerasyon may sifas la a 0.1-4 mm, lè l sèvi avèk 2 kouch ranpli espas, aplike deteksyon pwoksimite nan limit solid. Maksimòm skewness nan may sifas divize an se 0.69, ki endike bon kalite may. Sou baz sa a, yo itilize may volim ranpli hexahedral-polyhedral, kouch fwontyè yo ajoute nan rejyon likid la, ak bon jan kalite ortogonal final la nan may volim rive nan 0.15. Konbine ak eksperyans endepandans may, konte may modèl la detèmine yo dwe alantou 1.2 milyon dola. Yo montre distribisyon may volim nan Figi 3.32.
Figi 3.32
