基于CFD的超声波气体流量计过渡区内流场检测优化研究

邵 欣，王 涛，高芦宝，李玉川，韩思奇

(1. 天津中德应用技术大学智能制造学院，天津 300350; 2. 天津现代职业技术学院，天津 300350;3. 天津理工大学电气电子工程学院，天津 300384)

0 引 言

在全球绿色经济的发展推动下，天然气作为优质高效的低碳能源，其需求量与日俱增，预计2024年，天然气消费量将超过4.3万亿立方米。近年来我国稳步推进能源消费改革，构建安全清洁的现代化能源体系[1]。2017年，国家推行煤改气政策，2019年与俄罗斯签署天然气输送协议，每年进口1.3万亿立方米天然气，以满足国内的供应缺口。因此，天然气管网需有高精度的流量计装置为天然气贸易结算提供计量依据[2]。

当前国内城市管网常用的气体流量计有涡轮、罗茨以及超声波流量计3种，与前两种流量计相比，超声波气体流量计由于没有内置阻流件、压损低、量程比高等优势，在天然气贸易测量系统中占据明显优势[3-4]。但其测量精度受流场分布影响较大，管道粗糙度、上游阻流件结构以及流体湍动程度等都会造成流量计声道线上的速度分布不均匀，从而出现误差[5]。

针对上述问题，国内外学者利用不同研究方法做了大量工作。在声道结构和算法方面，Qin[6]通过构建精确气体流场模型的方式提高了超声波流量计的测量精度，并为此设计了多声道实验装置对气体在管道中的流场分布进行测量；Zhao[7]利用CFD软件对方管内流体的分布进行了仿真，以研究双声道超声波流量计的换能器安装位置、安装方向以及管道长度对流量测量的影响；……