小管径电磁相关流量传感器结构仿真与优化设计

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目小管径电磁相关流量传感器结构仿真与优化设计作者姓名张世龙学位类别工程硕士指导教师孔令富教授2015年5月中图分类号：TH814学校代码：10216UDC：621.38密级：公开工程硕士学位论文(工程设计型)小管径电磁相关流量传感器结构仿真与优化设计硕士研究生：张世龙导师：孔令富教授副导师：张玉辉工程师申请学位：工程硕士工程领域：计算机技术所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinCompu

2、terTechnologySTRUCTURESIMULATIONANDOPTIMIZATIONDESIGNOFTHESMALLDIAMETERELECTROMAGNETICCORRELATIONFLOWMETERbyZhangShilongSupervisor:KongLingfuYanshanUniversityMAY,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《小管径电磁相关流量传感器结构仿真与优化设计》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取

3、得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《小管径电磁相关流量传感器结构仿真与优化设计》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文

4、被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月摘要摘要电磁相关流量计是一种重要的流体流量测量仪表。通过传感器上两对检测电极检测的电势差做互相关运算来求出油气水多相流流体流速和流量，这是电磁相关流量计的流体流量测量理论中的基本原理。电磁相关流量计中传感器结构参数的正确设置是电磁相关流量计检测垂直石油井内多相流流体流量信息的关键。

5、本研究课题主要是针对石油生产测井中狭小空间环境下的油气水多相流流体流量测量仪（电磁相关流量计）的传感器的结构参数设计的问题进行研究，为研制新型的井下油气水多相流流体流量测量仪器仪表奠定了理论基础。同时，也对在其它环境下的油气水多相流流体流量测量方面也有良好的借鉴价值。首先，介绍了石油生产测井中狭小空间环境下的油气水多相流流量测量的应用背景，针对当前新型多相流流量测量仪（电磁相关流量计）在油气水多相流流量测量方面的不足之处，文中提出了一种新的电磁相关流量计传感器的结构优化方法，以解决电磁相关流量计在油气水多相流

6、流体流量方面的测量问题。其次，采用基于改变励磁结构参数的方法在ANSYS有限元仿真软件中，对电磁相关流量计传感器内部有效区域内的磁场分布，进行建模仿真。并且，利用MATLAB数值计算工具，对传感器内部磁场仿真结果进行更进一步的研究分析。根据电磁相关流量计的传感器在不同结构参数下的磁场分布情况，对传感器内部磁场的均匀度进行分析，得到了传感器励磁结构的最优结构参数。最后，采用基于Fluent的垂直上升管内的油气水多相流流型的数值模拟方法，对传感器上两对检测电极间距与其采集到的信号的相关性之间的联系进行流体仿真。通

7、过分析传感器上不同垂直截面上的各个体积元内的流体流速规律，得到了电磁相关流量计传感器两对检测电极距离的最优范围。这为油气水多相流电磁相关流量计上的传感器结构中的两对检测电极之间距离的参数设计提供了参考建议。关键词：电磁相关流量计；ANSYS；MATLAB；数值模拟；fluent；三相流流型-I-燕山大学工程硕士学位论文AbstractElectromagneticCorrelationFlowmeterisakindofimportantmeasuringinstrumentoffluidflow.Thepo

8、tentialdifferencesensorfordetectionoftwoelectrodedocorrelationoperationtofindoutthegas-watermultiphasefluidflowvelocityandflow,whichisthebasicprincipleoffluidflowmeasurementtheoryofelectromagneticflowm