多普勒超聲波流量計的探討 二十四
2．3．2超聲波流量計流體動力學分析
工業流體絕大多數情況都是通過一定直徑管道流動的，在流體流速較大或粘性較小時，流體的流動呈湍流狀態，其管內流體沿橫截面流速分布規律如圖2．4左面部分所示。顯然，湍流狀態的流速分布(對數速度分布)比層流狀態的流速分布(拋物線分布)要均勻得多。所以，超聲波流量計適宜應用在湍流狀態流體中，以減少由于流速分布不均勻而引起的測量誤差。在一般情況下，當雷諾數Re滿足
Re。坐≥4000的時候，可以認為己達到湍流狀態，式中D是管道直徑，u是流速，v是流體的運動粘滯系數。
上節推導流量方程式時所使用的流速u實際上是沿管道橫截面的平均流體流速，而管內流速分布的規律根據資料可知，對于光滑圓管來說， 即距離管軸線距離為r的點的流速u與平均流速玎有著對數關系。式中，五為光滑圓管的阻力系數，它是流體雷諾數的函數，R為圓管半徑。由圖2．4可知，在管軸線處流速為最大值”。，而趨近于管壁附近處時，流速按對數規律急劇下降到零。由此，我們可以進一步分析超聲波射線在流體中的傳播軌跡。假設超聲波在靜止被測媒質中和聲契中的聲速分別為c2和ct，入射角和折射角分別為。在圖2．4中，F表示超聲波發射器，J表示超聲波接收器。顯然，超聲波在O點沿O．P方向傳播并在點P處發生折射，其折射規律服從式(2．27)的關系。
超聲波流量計
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