摘要(yao)：電磁(ci)流量(liang)計 開(kai)始應(ying)用于(yu)多相(xiang)流流(liu)量測(ce)量,運(yun)用有(you)限元(yuan)軟件(jian)Ansys對電(dian)磁流(liu)量計(ji)中存(cun)在非(fei)導電(dian)物體(ti)建立(li)徑向(xiang)仿真(zhen)模型(xing),在徑(jing)向截(jie)面🐪上(shang)研究(jiu)了流(liu)量計(ji)中含(han)有非(fei)導電(dian)物質(zhi)時流(liu)量計(ji)的響(xiang)應特(te)性,并(bing)以此(ci)分析(xi)👣了含(han)水率(lü)不同(tong)對流(liu)量計(ji)信号(hao)的影(ying)響,爲(wei)電磁(ci)流量(liang)計在(zai)多相(xiang)流測(ce)量中(zhong)提供(gong)一定(ding)的依(yi)據。
　　電(dian)磁流(liu)量計(ji)具有(you)對流(liu)速分(fen)布不(bu)太敏(min)感及(ji)管道(dao)中無(wu)☔阻礙(ai)流動(dong)的部(bu)件等(deng)”,将其(qi)應用(yong)于多(duo)相流(liu)中時(shi)具有(you)獨特(te)的優(you)點,但(dan)電磁(ci)流量(liang)計的(de)基本(ben)理論(lun)是建(jian)立在(zai)單相(xiang)流上(shang)的。根(gen)據電(dian)磁感(gan)應定(ding)律,外(wai)加磁(ci)場中(zhong)通🧑🏾‍🤝‍🧑🏼過(guo)導電(dian)流體(ti)時,流(liu)體切(qie)割磁(ci)力線(xian)可産(chan)生感(gan)應電(dian)動💞勢(shi),依據(ju)感應(ying)電動(dong)勢的(de)大小(xiao)可以(yi)測量(liang)流體(ti)的速(su)度和(he)流量(liang)。當流(liu)體中(zhong)出現(xian)非導(dao)電物(wu)質時(shi)如油(you)氣🤩泡(pao)等),流(liu)量計(ji)感應(ying)電動(dong)🈲勢會(hui)發生(sheng)變化(hua)，影響(xiang)流量(liang)測量(liang)結👈果(guo),因此(ci)分析(xi)非導(dao)電物(wu)質對(dui)流量(liang)計的(de)響🈲應(ying)特性(xing)是很(hen)有必(bi)要的(de)。
　　運用(yong)有限(xian)元軟(ruan)件Ansys對(dui)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量中(zhong)出現(xian)油氣(qi)泡建(jian)立徑(jing)🏒向截(jie)面仿(pang)真模(mo)型,在(zai)此模(mo)型下(xia)研究(jiu)油氣(qi)泡對(dui)電磁(ci)流量(liang)計敏(min)感場(chang)的影(ying)響,同(tong)時對(dui)流體(ti)中含(han)水率(lü)不同(tong)時流(liu)量計(ji)的響(xiang)應特(te)性進(jin)行⭐研(yan)究,研(yan)究結(jie)果可(ke)爲多(duo)相流(liu)的電(dian)磁感(gan)應測(ce)量提(ti)供一(yi)🐅定的(de)理論(lun)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼依據(ju)。
1敏感(gan)度定(ding)義0
　　電(dian)磁流(liu)量計(ji)的基(ji)本方(fang)程爲(wei):
 
式中(zhong)
A一對(dui)所有(you)空間(jian)積分(fen);
B一磁(ci)場強(qiang)度;
j一(yi)虛電(dian)流密(mi)度,是(shi)一個(ge)完全(quan)由A上(shang)的電(dian)邊界(jie)條件(jian)所⛷️決(jue)定的(de)量;
U一(yi)兩電(dian)極的(de)電勢(shi)差;
V一(yi)流體(ti)速度(du)。
　　虛電(dian)流決(jue)定着(zhe)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量區(qu)域權(quan)值函(han)數的(de)分布(bu)🌍情況(kuang)♍,也就(jiu)影響(xiang)着電(dian)磁流(liu)量計(ji)内部(bu)敏感(gan)場分(fen)布情(qing)📱況爲(wei)了定(ding)量地(di)👣考查(cha)流量(liang)計内(nei)部非(fei)導電(dian)物質(zhi)對電(dian)磁🧡流(liu)量計(ji)💃敏感(gan)場的(de)分布(bu)影響(xiang),定義(yi)c爲敏(min)感場(chang)靈敏(min)度:
 
　　其(qi)中jx表(biao)示有(you)非導(dao)電物(wu)質虛(xu)電流(liu)在x方(fang)向上(shang)的分(fen)量🐕,x方(fang)向即(ji)電🈲極(ji)🙇‍♀️方向(xiang);力爲(wei)沒有(you)非導(dao)電物(wu)質時(shi)虛電(dian)流在(zai)x方向(xiang)上的(de)分量(liang)。
2非導(dao)電物(wu)質對(dui)流量(liang)計影(ying)響徑(jing)向仿(pang)真
　　探(tan)讨在(zai)電磁(ci)流量(liang)計徑(jing)向截(jie)面位(wei)置開(kai)始出(chu)現油(you)氣泡(pao)時電(dian)磁流(liu)量計(ji)感應(ying)信号(hao)的響(xiang)應情(qing)況。在(zai)仿真(zhen)模型(xing)中,設(she)定這(zhe)樣-一(yi)個過(guo)程,在(zai)連續(xu)時刻(ke)t1、t2、t3、t4流量(liang)計電(dian)極位(wei)置的(de)徑向(xiang)截面(mian)上分(fen)别開(kai)始出(chu)現一(yi)✌️個油(you)氣泡(pao)非導(dao)電物(wu)質),在(zai)1s時刻(ke)出現(xian)的4個(ge)油氣(qi)泡的(de)半徑(jing)變大(da)。在這(zhe)一過(guo)程中(zhong)，研究(jiu)非導(dao)電物(wu)質軸(zhou)氣泡(pao))的增(zeng)加與(yu)變化(hua)對流(liu)量計(ji)💰輸出(chu)信号(hao)的影(ying)響❄️情(qing)況;這(zhe)一過(guo)程中(zhong),流體(ti)中的(de)含水(shui)率也(ye)在變(bian)化,同(tong)時研(yan)究含(han)水率(lü)對流(liu)量計(ji)🏒的影(ying)響情(qing)況.
 
　　圖(tu)1所示(shi)爲流(liu)量計(ji)截面(mian)中油(you)氣泡(pao)非導(dao)電物(wu)質)增(zeng)加✊與(yu)變化(hua)時💯的(de)Ansys仿真(zhen)圖,圖(tu)la~e中分(fen)别顯(xian)示的(de)是t1~t5時(shi)刻虛(xu)電✔️流(liu)x方向(xiang)分量(liang)的An-sys圖(tu)。
　　對Ansys仿(pang)真實(shi)驗數(shu)據通(tong)過Matlab進(jin)行結(jie)果分(fen)析。圖(tu)2a~e分别(bie)爲1~Is時(shi)刻流(liu)💘體中(zhong)💜存在(zai)油氣(qi)泡流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)虛電(dian)流在(zai)🔴x方向(xiang).上的(de)分布(bu)圖及(ji)其等(deng)勢圖(tu)。從圖(tu)中可(ke)以看(kan)出:當(dang)流體(ti)中☀️油(you)氣泡(pao)增加(jia)時🏃,流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)的敏(min)感場(chang)發生(sheng)變化(hua)，且流(liu)體中(zhong)油氣(qi)泡越(yue)多,對(dui)流量(liang)🌈計測(ce)量區(qu)❗域敏(min)感場(chang)影響(xiang)越大(da)。爲了(le)更客(ke)觀地(di)反應(ying)這種(zhong)現象(xiang),下面(mian)運用(yong)敏🌈感(gan)場靈(ling)敏度(du)e進一(yi)步進(jin)行研(yan)究。
 
3仿(pang)真結(jie)果分(fen)析
　　爲(wei)了清(qing)晰地(di)獲得(de)以上(shang)5種情(qing)況下(xia)油氣(qi)泡對(dui)流量(liang)計虛(xu)電流(liu)分布(bu)♌的影(ying)響,運(yun)用敏(min)感場(chang)靈敏(min)度來(lai)刻畫(hua)非🐉導(dao)電物(wu)質在(zai)不同(tong)情況(kuang)下對(dui)流量(liang)計敏(min)感場(chang)靈敏(min)度✊的(de)響應(ying)特性(xing)。圖3所(suo)示爲(wei)以上(shang)5種多(duo)個非(fei)導電(dian)物質(zhi)存在(zai)情況(kuang)對流(liu)量計(ji)敏感(gan)場靈(ling)敏🙇‍♀️度(du)響應(ying)特性(xing)分析(xi)。從🎯圖(tu)3中可(ke)以看(kan)出,随(sui)着非(fei)導✂️電(dian)物質(zhi)的個(ge)數在(zai)流體(ti)中的(de)增加(jia),流量(liang)⛱️計敏(min)感場(chang)靈敏(min)度也(ye)不斷(duan)增加(jia)，說明(ming)對電(dian)磁流(liu)量計(ji)的輸(shu)出信(xin)号的(de)影響(xiang)也越(yue)大.圖(tu)3中t3時(shi)刻敏(min)⛱️感場(chang)靈敏(min)度c較(jiao)t2時✌️刻(ke)增加(jia)較小(xiao)，這是(shi)13;時刻(ke)增加(jia)的油(you)氣泡(pao)較小(xiao)，而在(zai)t1~t5時刻(ke)增加(jia)的👅油(you)氣泡(pao)較大(da)時,流(liu)量🚶‍♀️計(ji)敏感(gan)場靈(ling)敏度(du)c變化(hua)較大(da),說明(ming)流體(ti)中出(chu)現較(jiao)大的(de)油氣(qi)泡對(dui)流量(liang)計測(ce)量🔞影(ying)響較(jiao)大。
 
　　圖(tu)4所示(shi)爲流(liu)體中(zhong)含水(shui)率與(yu)流量(liang)計感(gan)應電(dian)流之(zhi)間關(guan)系。從(cong)圖4中(zhong)可以(yi)看出(chu),随着(zhe)流量(liang)計流(liu)體中(zhong)含水(shui)率的(de)增加(jia),流體(ti)中虛(xu)電流(liu)特性(xing)（Jb./Jw)也逐(zhu)漸增(zeng)加。虛(xu)電流(liu)特性(xing)指的(de)是流(liu)體👣中(zhong)含有(you)🌏非導(dao)電物(wu)質時(shi)虛電(dian)流Jb與(yu)流體(ti)爲全(quan)水狀(zhuang)态下(xia)虛電(dian)流Jw的(de)比值(zhi)。從仿(pang)真🌐圖(tu)上可(ke)以看(kan)出:流(liu)體中(zhong)含水(shui)率與(yu)流量(liang)計的(de)輸出(chu)結果(guo)不是(shi)簡單(dan)的線(xian)性關(guan)系,含(han)水率(lü)越大(da),流量(liang)計截(jie)面就(jiu)越接(jie)近全(quan)水狀(zhuang)态下(xia)的測(ce)量值(zhi)。
 
4結束(shu)語
　　運(yun)用有(you)限元(yuan)軟件(jian)對電(dian)磁流(liu)量計(ji)含有(you)非導(dao)電物(wu)質鈾(you)氣泡(pao))時🚶對(dui)流量(liang)計敏(min)感場(chang)進行(hang)徑向(xiang)建模(mo)仿真(zhen)分析(xi),在建(jian)立的(de)仿真(zhen)模🔴型(xing).上分(fen)析了(le)流體(ti)中出(chu)現--系(xi)列非(fei)導電(dian)物質(zhi)時對(dui)流量(liang)⛹🏻‍♀️計傳(chuan)感器(qi)截面(mian)上敏(min)感場(chang)的☂️影(ying)響情(qing)況㊙️,同(tong)時也(ye)得到(dao)了含(han)水率(lü)與流(liu)量計(ji)感應(ying)信💘号(hao)之間(jian)的關(guan)系。仿(pang)真結(jie)果可(ke)爲電(dian)磁流(liu)量計(ji)在多(duo)相流(liu)的測(ce)量提(ti)🏃🏻‍♂️供一(yi)定的(de)依據(ju)。

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