Simulation of the operation of a four-channel ultrasonic flowmeter with identical signal trajectories in acoustic channels

Abstract

У цій роботі запропоновано чотириканальний ультразвуковий витратомір з ідентичними сигнальними шляхами. Проаналізовано різні конструкції ультразвукових витратомірів і наведено обґрунтування розроблення такого вимірювального перетворювача. Роботу чотириканального витратоміра змодельовано як у середовищі SOLIDWORKS Flow Simulation, так і за допомогою класичного аналітичного підходу. Результати моделювання подано у вигляді похибки вимірювання за певних витрат з урахуванням як наявності пристрою вирівнювання потоку, так і стандартних місцевих опорів. Порівняльний аналіз отриманих результатів демонструє переваги та потенціал запропонованого ультразвукового витратоміра з ідентичними сигнальними шляхами.

W pracy zaproponowano czterokanałowy przepływomierz ultradźwiękowy o identycznych ścieżkach sygnału. Przeanalizowano konstrukcje przepływomierzy ultradźwiękowych. Przedstawiono uzasadnienie budowy takiego ultradźwiękowego przetwornika pomiarowego. Przepływomierz czterokanałowy symulowano w środowisku SOLIDWORKS Flow Simulation oraz w środowisku klasycznym. Wyniki symulacji przedstawiono w postaci błędu pomiaru dla określonego natężenia przepływu z wykorzystaniem urządzenia do przygotowania przepływu i rezystancji wzorcowych. Analiza porównawcza wyników pokazała perspektywy zastosowania proponowanego przepływomierza ultradźwiękowego o identycznych ścieżkach sygnału.

In this work, a four-channel ultrasonic flowmeter with identical signal paths is proposed. Various designs of ultrasonic flowmeters have been analysed, and the rationale for developing such a measuring transducer is presented. The operation of the four-channel flowmeter was simulated both in the SOLIDWORKS Flow Simulation environment and using a classical analytical approach. The simulation results are presented in terms of the measurement error at specific flow rates, considering both the presence of a flow conditioning device and standard flow resistances. A comparative analysis of the obtained results demonstrates the advantages and potential of the proposed ultrasonic flowmeter with identical signal paths.