Một lưu lượng kế siêu âm không xâm lấn được nghiên cứu, trong đó đường ống không bị đục lỗ và không có vật cản bên trong. Sóng đàn hồi được kích thích bên trong thành ống tương tác với chất lỏng lân cận để tạo thành sóng gần như dẫn hướng. Sóng này có thể là sóng rò rỉ hoặc sóng bị kẹt. Bức xạ của sóng rò rỉ được khai thác để làm mất sóng bên trong đường ống. Sóng gần như dẫn hướng được nghiên cứu chuyên sâu, đặc biệt chú trọng đến hành vi bức xạ của chúng. Các phương pháp tính toán hiệu quả và độ tin cậy cao được phát triển cho mục đích này. Thời gian truyền siêu âm trong lưu lượng kế được mô hình hóa một cách có hệ thống dựa trên các sóng đã đề cập ở trên. Nhờ đó, các tác động của dòng chảy chất lỏng và nhiệt độ được đưa vào một cách rõ ràng theo phương pháp phân tích. So với các lưu lượng kế siêu âm thông thường, chúng tôi nhận thấy rằng các thiết bị dựa trên sóng gần như dẫn hướng có độ nhạy chéo với nhiệt độ giảm đáng kể, điều này cũng đã được xác nhận bằng thực nghiệm. Các kỹ thuật phân tích và số đã được phát triển cho phép tối ưu hóa một cách có hệ thống các thiết bị như vậy về hành vi phụ thuộc vào nhiệt độ, độ bất định hình học, lão hóa vật liệu, cũng như sự đóng cặn và lắng đọng của các lớp khác.

Abstract:

A non-invasive ultrasonic flow meter is studied for which the pipe remains unperforated and without obstructions in its interior. Elastic waves that are excited inside the pipe wall interact with the adjacent fluid to form quasi-guided waves. These can be either of leaky or trapped kind. The radiation of the leaky waves is exploited to insonify the pipe’s interior. The quasi-guided waves are studied in-depth with particular emphasis on their radiation behavior. Highly reliable and efficient computational methods are developed for this purpose. The ultrasonic transit time in the flow meter is modeled systematically based on the aforementioned waves. Thereby, the effects of fluid flow and temperature are included explicitly in an analytical manner. Compared to conventional ultrasonic flow meters, we find that devices based on quasi-guided waves exhibit a strongly reduced cross-sensitivity to temperature, which is also confirmed experimentally. The developed analytical and numerical techniques enable a systematic optimization of such devices with regard to their temperature-dependent behavior, geometrical uncertainties, material aging, as well as scaling and deposition of other layers.

Ngôn ngữ:	eng
Tác giả:	Kiefer, Daniel A.
Thông tin nhan đề:	Elastodynamic quasi-guided waves for transit-time ultrasonic flow metering
Nhà xuất bản:	FAU University Press
Loại hình:	Tài nguyên giáo dục mở / Bộ sưu tập: Điện tử - Viễn thông
Bản quyền:	https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Nguồn gốc:	https://library.oapen.org/handle/20.500.12657/105803
Mô tả vật lý:	213tr
Năm xuất bản:	2022