冰費他冊挫矣此遄浙他濕挫銣w 3挫紛蘚14.雒益爵3銣，羊，年弈7蘚洋紛刊政冊瀆，3凈知斛這亦潘冊趟瀆年知啾冊戴冊趟瀆年，1.遄陣，嘀年弈知沛帥凈筇潘啾冊戴冊趟瀆帥年臠塍，簦帥漭浮綹。，年3齋緬，知郵啾冊戴冊趟瀆年3洚年。
s0冊趟瀆年瀆ss挫紛蘚陣浙，郵崦衷韋茲衷錨3簦。
飧冊鈄篤冊，斗汨這，貓簦3臠塍，冊，簦硌，準膝，通俏臠塍，簦1苕漭sobtaenglfmee，feemas冰硌3出1俏苕漭，飩抖斗槭騅湘，潘臠塍，簦硌篤飧篤冊鈄冊，斗3=.斛丑沖硌31婢商。
冊，斗8硌泐癲徇，戽沛，31俏簦砬斛鉺結(jié)戽油窮遄番篤1=到番篤，浙38蓮±，閩陣篤簦1=1=±，戽冊遛賀冰梨雄微分達式。通常科技工作者的興趣集中在電極截面速場分布的關(guān)系4，6而較少涉及電極截面內(nèi)部的潤電流場分布及其對邊界測量值的影響。而研宄該問電極電磁流量計的工作原理有重要作用。
這以從電磁流量計電場的基本公式出發(fā)寸析了電極截面內(nèi)電場的建立過程及平衡過程。指出渦電流場在電極截面內(nèi)分布的動態(tài)平衡性。采用有限元法并結(jié)合相應(yīng)的邊界條件。計算了平衡狀態(tài)下渦電流場的分布。針對種不同的流速分布，通過數(shù)值計算定量分析了渦電流的存在對弦端壓差測量值的影響，并證明了在多電極電磁流量計中，當(dāng)電極數(shù)目足夠大時，采用弦端1測量方法，可以效抑制非軸對稱流動狀態(tài)下渦電流的存在對平均流速估計產(chǎn)生的影響。
2理論基礎(chǔ)2.1渦電流及其計算卡導(dǎo)電性液體在磁場內(nèi)流動切，磁乃線時。液休中則有感應(yīng)電流產(chǎn)生。按照歐姆定律。電磁流量計電極截而內(nèi)電流場分布可描述為1其中廠是電流密度是液體的電導(dǎo)率官是電場強度；7是液體流動速度；官是磁感應(yīng)強度。
1式可改寫為其中佐本電阻率。
理論上講，當(dāng)管道截面上各點流速相同時。若采用均勻激勵磁場，流體中的電荷在洛倫茲力的作用下產(chǎn)生定向運動。這樣在管壁就枳累起靜電荷。當(dāng)靜電荷產(chǎn)生的靜電場力與洛倫茲力達到平衡時，電荷的定向運動停止。在電極截面上電力線與電極所在直徑平行且分布均勻，與電力線垂直的等勢線亦均勻平行分布。
而在實際管道流體中電極截面上各點的流速并不相同，導(dǎo)致這截面內(nèi)電力線及等勢線非均勻分布，從而產(chǎn)生垂直于洛倫茲力方向上的電場分量。流體中的靜電荷在上述電場分量的作用下產(chǎn)生定向運動，并在電極截面內(nèi)形成渦電流31.也就是說。渦電流是由于靜電荷產(chǎn)生的電場方向與磁感應(yīng)電勢方向的不平行造成截面內(nèi)是閉合的。渦電流的大小和分布由電極截面內(nèi)分布形也隨流體的流動而不斷流過電極截面。而電場的建立相對流體流動要快得多，所以電極截面內(nèi)總存在與當(dāng)前時刻流速分布相對應(yīng)的渦電流分布場，即電極截而內(nèi)的電場總處尸種動態(tài)平衡狀態(tài)。
根撲；2式。可將電極截面，電場分布訂分解為和以莒兩部分。對于圓管層流流動，單獨作用產(chǎn)生的電場的等勢線分布1中虛線。由于禍電流的存在。使得其最終的電場等勢線分布1實線。從中可以看出，在靠近直徑人8處渦電流的方向與感應(yīng)電場茛的方向相反。而在遠離直徑人8的地方，兩者方向相同。渦電流的存在對磁感應(yīng)電場起到了定的平滑作用。具體講就是將電勢梯度大的地方的電場削弱，而將電勢梯度小的地方的電場增強。現(xiàn)為等勢線彎曲程度的減弱。對于層流流動來說。由于直8上的肀均流違1；=+7.7為截面平均流速。因此由感應(yīng)電場莒在直徑六8上的積分所得電勢差應(yīng)為其中0為圓管直徑。由式2知由于渦電流的存在，使得下式成立況下直徑1；兩端測得的實際電壓恰好反映竹道的平均流當(dāng)流速分布為非軸對稱時，上述關(guān)系不再成立。由此建立的測量方法也不再適用。
由于激磁電流的角頻率⑴很低立移電流完全可以忽略，可以只考慮傳導(dǎo)電流。這時，電流密度的散度等于零，即假設(shè)液體的電導(dǎo)率是均勻，而且是各向同性的，即，陽0，并記心把1式代入5式，可得到電磁流量計電極截面內(nèi)電勢分布的微分方程式假設(shè)流速只有2軸方向上的分量。則上式簡化為采用有限元法，設(shè)當(dāng)余量值小于1的計算值收斂，可解得7式在化畫3邊界條件祀21=0下的數(shù)值解。即得到電極截面上各點電勢。進而由1式可得到電極截面內(nèi)的渦電流分布。1即為層流流速分變。由于管道內(nèi)的流體是不說流動的，因而渦電流的布下的渦電流分布，如崳矢。
2.2非軸對稱流的平均流速估計截而為單位圓。，和1代內(nèi)部區(qū)域和邊界。截面中的流速場，3沿2軸捫向讀者=均勻磁場存扣向軸負向。為計算方便，假設(shè)管道半徑磁場強度8流速平均值7均為1.
根據(jù)弦端壓差測量并加權(quán)求和方法4非軸對稱流的平均流速可采用下式估計其中乙1以句在處于角度中下的弦，兩端電極上測得得到管流的平均速度。此公式明，當(dāng)測量電極數(shù)目為無限多時，可得到準確的平均流速。
實際應(yīng)用中只能采用有限個電極，式8離散化，1己證明5該方法與呢1方程是統(tǒng)的。根據(jù)式2及流產(chǎn)生的電壓1.，兩部分，即其中上式中右邊第項可理解為純磁感應(yīng)電壓對平均流速估的貢獻，第項為渦屯流的心獻下面通過數(shù)值計算求得幾種典型流型下電極截面內(nèi)的渦電流分布。并證明當(dāng)足夠大時可以有效抑制潤電流的存在對平均流速估計的影響。
3數(shù)值計算采用有限元法計算公式7時使用3的極坐標(biāo)下的0型非均勻網(wǎng)格分割法。
經(jīng)計算可得到各種流型即不同流速分布下的電禍流分布。4為種不同的流速分布，5給出相應(yīng)的渦電流場的計算結(jié)果=電流是靜電荷在電場力的作目不做記向運動而形成的。渦電流也是這樣=電場力與洛侖茲力的合力作用的結(jié)果。由和冬數(shù)于流速的極值戌嶺。值數(shù)1流速的0極值即回流的最大流速處。渦電流的渦心即電流密度為，的位置，總處于流速極值位置的兩側(cè)。通過分析還可以☆任流速極值處渦電流的方洛侖茲乃的力，相同，而遠離流速極值處則相反。深入分析渦電流分布理解電磁流量計的工作原理。
端壓差測量值的影響效果，其中形數(shù)據(jù)點為拋開禍流作用時電極截面上各弦自上而下依次編號為1可盲十電流密度存灰碟值的覽；對，揠，2，玉差簾！1角形數(shù)據(jù)點為包括渦流作吊峰流偏蜂有問流時即流體截面達到動態(tài)平衡時電極截面上各弦端壓差從閣中可以看電渦流的作用使得接近值徑4無渦流作用時各弦電壓值，包括渦流作用時各弦端電壓值對于上述種流速分布，式14右邊第項在。4，8，16，32時的計算值如1.說明當(dāng)32時，渦屯流項對標(biāo)準流速平均值為的影響被有效抑制小于0.3.
差與電極數(shù)目的關(guān)系。從中可以看出當(dāng)多16時，10式的，計偏及不大于0.33.可非軸對稱流速分布造成的影響已被有效抑制。
電極數(shù)目流型層流單偏峰偏峰有回流電極數(shù)目流型層流單偏峰偏峰有回流采用弦端壓差測量方法。電極數(shù)，為4等價于電極數(shù)目為2，即傳統(tǒng)電磁流量計。1和2中電極數(shù)目為4時層流狀態(tài)下的結(jié)果分別論證了3式及4扮，的銳利的尖峰，因此渦電流對平均流速估計值的影響通常比1要低。電極數(shù)目般可選4討論將式10改寫為式14有重要意義。直觀分析，式14右邊第。項在本偵上是由流速分布的+均勻性引起，而且當(dāng)電極數(shù)目足夠大時。其值趨于零，這時該項對平均流速的影響可忽略。而式14右邊第項卻反映了平均流速的大小。由于渦電流屬于無源場，對任極燦⑴以上的管撲劃以的電極慮到屯路復(fù)雜性，最多不超過32.客觀地說，多電極電磁流量計比較適合于大管徑150對小管徑來說軸對稱流安裝條件比較容易滿足。比如采用高流速設(shè)計增加前直管段甚至垂直安裝等。而對于大管徑來說，由于安裝空間管道條件如前直管段長度和管流流速等條件的限制，不易形成軸對稱流。這時可以采用多電極電磁流量計。
5結(jié)論意微元來說，流入電荷等于流出電荷，式14右邊第項的各個相加項，當(dāng)足夠大時其總體對管道內(nèi)平均流速的估計的貢獻趨于0，即式14第項和趨于0.因此，當(dāng)足夠大時，式10可寫為9出的方法。由于。代了在弦，上積分產(chǎn)生的電勢差，將8式中的用以，3代替，并16式說明了不同弦上的弦端壓差。，以不同的權(quán)對作出貢獻。實際上3！弦⑶上各點的1均流速。而，的權(quán)，價好以弦而為采用限元方法分析1兌電磁流從汁在均勻磁場激勵不同流速分布時，在電極截面內(nèi)形成種有效手段。證明了多電極電磁流量計采用式及14對平均流速進行估計時。當(dāng)電極數(shù)目足夠大時。
禍電流的影響可被有效抑制。進而對10式進行簡化得到的15式及對8式簡化得到的16式，從幾何上很好地揭了弦端壓差測件加權(quán)平均廠法。這1的研究方法及結(jié)論對開展及指導(dǎo)多電極電磁流量計的研究有重要意義。
3徐立軍，郝瑩，王亞，等。多對電極電磁流量測量方法的仿真研宄。東北大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版，2000，213185長也為寬的區(qū)域，2陰影部分，面積為西。心在單位圓域其面積為巧中所占的份額。因此當(dāng)電極數(shù)目足夠多時，8式可用16式來等價。而16式的物理意義及幾何解釋是非常明確的。
雖然理論上電極數(shù)目越多越好，但在工程實踐中由丁受竹徑的限制及電極尺小的影響。只能足限的。作者在8中給出了電極數(shù)目及電極尺寸的設(shè)計原則，指出在實際設(shè)計多電極電磁流量計時，在定的測量精度要求下，要綜合考慮電極數(shù)目電極尺寸管道幾何尺寸以及后續(xù)測量電路輸入阻抗的大小等因素，得到性能符合要求的多電極電磁流量計。電極數(shù)目可選為4的整倍數(shù)。較大的管徑可以采用較多數(shù)目的電極。但也應(yīng)綜合考慮電極尺寸測力；電路復(fù)雜性等因素。，4艘來現(xiàn)3，冰萌著墻，級2逾城駛仙也3料0祀。入講18仿866汰啤哪。0加7黃寶森，等。電磁流量計。北京原子能出版社，1981.
8徐立軍，王亞，喬旭彤，苓安。多對電極電磁流量計傳感器電極陣列設(shè)計。儀器儀學(xué)報，2003，244335〃
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
