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。