超声波换能器安装方式对渠道水流特性的影响

换能器安装形式的不同会导致同一声道上流速分布不均匀，从而影响超声波流量计的测流精度。为解决这一问题，基于流速—面积法，通过实测与模拟相结合的方法，在矩形渠道上设置换能器V型和Z型2种安装形式，分析换能器安装角度为30°～60°（梯度为5°）超声波流量计的测流精度。试验结果表明，换能器安装形式为V型，安装角度为40°～45°时，流量相对误差值为-0.06，安装形式为Z型，安装角度为40°～45°时，流量相对误差值为-0.09，换能器V型安装形式的测流精度较高。对矩形渠道建立三维模型，通过CFD模拟不同工况下渠道水流流态与速度分布情况，模拟结果表明，换能器安装角度为60°时，产生直径为5.6 cm漩涡，安装角度为30°时，进水口到流速均匀分布的距离为0.5 m，安装角度为45°时，进水口到流速均匀分布的距离为0.3 m，产生直径为3 cm漩涡。换能器安装角度为45°时测流段的流速对称且分布均匀，对涡流和流速分布影响较小。