摘要：電(dian)磁流量(liang)計 開始(shi)應用于(yu)多相流(liu)流量測(ce)量,運用(yong)有限元(yuan)軟件Ansys對(dui)電磁流(liu)量❤️計中(zhong)存在非(fei)導電物(wu)體建立(li)徑向仿(pang)真模型(xing),在徑向(xiang)截面上(shang)研究了(le)流量計(ji)中含有(you)非導電(dian)物質時(shi)流量計(ji)的響應(ying)特性,并(bing)以此分(fen)析了含(han)水率不(bu)同對流(liu)量計信(xin)号的影(ying)響,爲電(dian)磁流量(liang)計在多(duo)相流測(ce)量中提(ti)供♉一定(ding)的依據(ju)👈。
　　電磁流(liu)量計具(ju)有對流(liu)速分布(bu)不太敏(min)感及管(guan)道中無(wu)阻礙流(liu)動的部(bu)件等”,将(jiang)其應用(yong)于多相(xiang)流中時(shi)具有獨(du)特的優(you)點,但電(dian)磁流量(liang)計的基(ji)本理論(lun)是建立(li)📱在單相(xiang)流上的(de)。根據電(dian)磁感應(ying)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼定律,外(wai)加磁場(chang)中通過(guo)導電流(liu)體時,流(liu)體🎯切割(ge)磁力線(xian)可産生(sheng)🚶感應電(dian)動勢,依(yi)據感應(ying)電動勢(shi)的大小(xiao)可以測(ce)量流體(ti)的速度(du)和流量(liang)。當流體(ti)中出現(xian)非導電(dian)物質時(shi)如油氣(qi)泡等),流(liu)量計感(gan)應電動(dong)勢會發(fa)生變化(hua)，影響流(liu)量測量(liang)結果,因(yin)此分析(xi)非導電(dian)物質對(dui)流量計(ji)的響應(ying)特性是(shi)很有必(bi)要👌的。
　　運(yun)用有限(xian)元軟件(jian)Ansys對電磁(ci)流量計(ji)測量中(zhong)出現油(you)氣泡建(jian)立🏃‍♂️徑🐅向(xiang)截面仿(pang)真模型(xing),在此模(mo)型下研(yan)究油氣(qi)泡對電(dian)磁流量(liang)計敏感(gan)場的影(ying)響,同時(shi)對流體(ti)中含水(shui)率不同(tong)時流量(liang)計的響(xiang)應特性(xing)進行研(yan)究,研究(jiu)結果可(ke)爲多🤩相(xiang)流的電(dian)磁感應(ying)測量提(ti)供一定(ding)的理論(lun)🔴依據。
1敏(min)感度定(ding)義0
　　電磁(ci)流量計(ji)的基本(ben)方程爲(wei):
 
式中
A一(yi)對所有(you)空間積(ji)分;
B一磁(ci)場強度(du);
j一虛電(dian)流密度(du),是一個(ge)完全由(you)A上的電(dian)邊界條(tiao)件所決(jue)🐪定☔的量(liang);
U一兩電(dian)極的電(dian)勢差;
V一(yi)流體速(su)度。
　　虛電(dian)流決定(ding)着電磁(ci)流量計(ji)測量區(qu)域權值(zhi)函數的(de)⭐分布情(qing)況,也就(jiu)影響着(zhe)電磁流(liu)量計内(nei)部敏感(gan)場分布(bu)情🌈況爲(wei)了定量(liang)地🈲考查(cha)🍉流量計(ji)内部非(fei)導電物(wu)質對電(dian)磁流量(liang)計敏感(gan)場👌的分(fen)布影響(xiang),定義c爲(wei)敏感場(chang)🔞靈敏度(du):
 
　　其中jx表(biao)示有非(fei)導電物(wu)質虛電(dian)流在x方(fang)向上的(de)分量,x方(fang)向即電(dian)🔅極方向(xiang);力爲沒(mei)有非導(dao)電物質(zhi)時虛電(dian)流在x方(fang)向上的(de)分量。
2非(fei)導電物(wu)質對流(liu)量計影(ying)響徑向(xiang)仿真
　　探(tan)讨在電(dian)磁流量(liang)計徑向(xiang)截面位(wei)置開始(shi)出現油(you)氣泡🌈時(shi)電磁👄流(liu)量計感(gan)應信号(hao)的響應(ying)情況。在(zai)仿真模(mo)型中💃🏻,設(she)定這樣(yang)-一個過(guo)程,在連(lian)續時刻(ke)t1、t2、t3、t4流量計(ji)電極位(wei)置的徑(jing)向截面(mian)上分别(bie)開始出(chu)現一個(ge)油氣泡(pao)非導電(dian)物質),在(zai)1s時刻出(chu)現的4個(ge)油氣泡(pao)的半徑(jing)變大。在(zai)✊這一過(guo)程中，研(yan)究非導(dao)電物質(zhi)軸氣泡(pao)📱)的增加(jia)與變化(hua)對流量(liang)計輸出(chu)信号的(de)影響情(qing)況;這一(yi)過程中(zhong),流🏃體中(zhong)的含水(shui)率也🚶在(zai)變化,同(tong)時研究(jiu)含水率(lü)對流量(liang)🌂計的影(ying)響情況(kuang).
 
　　圖1所示(shi)爲流量(liang)計截面(mian)中油氣(qi)泡非導(dao)電物質(zhi))增加與(yu)變🚩化時(shi)的Ansys仿真(zhen)圖,圖la~e中(zhong)分别顯(xian)示的是(shi)t1~t5時刻虛(xu)電流x方(fang)💜向分量(liang)的An-sys圖。
　　對(dui)Ansys仿真實(shi)驗數據(ju)通過Matlab進(jin)行結果(guo)分析。圖(tu)2a~e分别爲(wei)1~Is時☔刻流(liu)體🈲中存(cun)在油氣(qi)泡流量(liang)計測量(liang)區域虛(xu)電流在(zai)x方向.上(shang)的分布(bu)圖及其(qi)等勢圖(tu)。從圖中(zhong)可以看(kan)出:當流(liu)體中🥵油(you)氣泡增(zeng)加時,流(liu)量計測(ce)量區域(yu)的敏感(gan)場發生(sheng)變化，且(qie)流體中(zhong)油氣泡(pao)越多,對(dui)流量計(ji)測量區(qu)域敏感(gan)場影響(xiang)越大。爲(wei)了更客(ke)觀地反(fan)應這種(zhong)現象,下(xia)面運用(yong)敏感場(chang)靈敏度(du)e進一步(bu)進行研(yan)究。
 
3仿真(zhen)結果分(fen)析
　　爲了(le)清晰地(di)獲得以(yi)上5種情(qing)況下油(you)氣泡對(dui)流量計(ji)虛電流(liu)分布👉的(de)影響,運(yun)用敏感(gan)場靈敏(min)度來刻(ke)畫非導(dao)電物質(zhi)🔴在不📧同(tong)情況下(xia)對流量(liang)計敏感(gan)場靈敏(min)度的響(xiang)應特性(xing)。圖3所示(shi)爲以上(shang)5種多個(ge)非導電(dian)物質存(cun)🏃在情況(kuang)對流量(liang)計敏感(gan)場靈敏(min)度響應(ying)特性分(fen)析。從圖(tu)3中可以(yi)看出,随(sui)着非導(dao)電物質(zhi)的個數(shu)在流體(ti)中的增(zeng)加,流量(liang)計敏感(gan)場靈敏(min)度也不(bu)斷增加(jia)，說♻️明對(dui)💃🏻電磁流(liu)量計的(de)輸出信(xin)号的影(ying)響也越(yue)大.圖3中(zhong)t3時刻♊敏(min)感場靈(ling)敏度c較(jiao)t2時🌈刻增(zeng)加較小(xiao)，這是13;時(shi)刻增加(jia)的油氣(qi)泡較小(xiao)，而在t1~t5時(shi)刻增加(jia)的油氣(qi)泡較大(da)時,流量(liang)💁計敏感(gan)場靈敏(min)度c變化(hua)較大,說(shuo)明流體(ti)中出現(xian)較大的(de)油氣泡(pao)對流量(liang)計測量(liang)影響較(jiao)大。
 
　　圖4所(suo)示爲流(liu)體中含(han)水率與(yu)流量計(ji)感應電(dian)流之間(jian)關系。從(cong)♋圖4中🍉可(ke)以看出(chu),随着流(liu)量計流(liu)體中含(han)水率的(de)增加,流(liu)體中虛(xu)電流特(te)性（Jb./Jw)也逐(zhu)漸增加(jia)。虛電流(liu)特性指(zhi)的是流(liu)體中含(han)有❗非導(dao)電物質(zhi)時虛電(dian)流Jb與流(liu)體爲全(quan)水狀态(tai)下虛📧電(dian)流Jw的比(bi)值。從仿(pang)真圖上(shang)可以❓看(kan)出:流體(ti)中🔞含水(shui)率與流(liu)量計的(de)輸出結(jie)果不是(shi)簡單的(de)線性關(guan)系,含水(shui)率越大(da),流量計(ji)截面就(jiu)越接近(jin)全水狀(zhuang)态下的(de)測量值(zhi)。
 
4結束語(yu)
　　運用有(you)限元軟(ruan)件對電(dian)磁流量(liang)計含有(you)非導電(dian)物質鈾(you)氣🤟泡)時(shi)對流量(liang)計敏感(gan)場進行(hang)徑向建(jian)模仿真(zhen)分析,在(zai)建立的(de)仿真模(mo)型.上🧑🏽‍🤝‍🧑🏻分(fen)析了流(liu)體中出(chu)現--系列(lie)非導電(dian)物質時(shi)🔴對流量(liang)計傳感(gan)器截面(mian)🧡上敏感(gan)場的影(ying)響情況(kuang),同時也(ye)得🏃‍♂️到了(le)含水率(lü)與流量(liang)計感應(ying)信号之(zhi)間的關(guan)系。仿真(zhen)結果可(ke)爲電磁(ci)流📱量計(ji)在多相(xiang)流的測(ce)量提🏃🏻‍♂️供(gong)一定的(de)依據。

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