[发明专利]用于在层流区、过渡区、湍流区中操作的装置和方法

权利要求书

1.一种用于测定管道中的流体流量的装置，所述装置包括：

流体喷嘴，其与所述管道流体连通并且具有如下的表面，所述表面的轮廓避免当流体流过所述流体喷嘴时沿着所述流体喷嘴表面在流体中产生负压力梯度，以及

时差式超声波流量计，其设置在所述流体喷嘴的下游并且采用至少一条与所述管道中的流体相连的声路。

2.一种用于测定管道中的流体流量的装置，所述装置包括：

流体喷嘴，其与所述管道接触并且具有如下轮廓，所述轮廓基本上由复合立方面或复合椭球面所限定；以及

时差式超声波流量计，其设置在所述流体喷嘴的下游并且采用至少一条与所述管道中的流体相连的声路。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述轮廓基本上由两个旋转椭球体的复合面所限定。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述两个旋转椭球体由{(X-X₀)²/a²+(Y-Y₀)²/b²＝1}形式的椭圆经旋转而成，a和b为赤道半径(沿X和Y轴)，X、Y、X₀及Y₀为与对应的轴线相关的数。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述流体喷嘴的喉部的直径与位于所述喷嘴上游的所述管道的直径的比值为0.7或更小。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述比值为约0.67。

7.如权利要求6所述的装置，包括：

扩散器，所述扩散器在所述流量计的下游与所述管道流体连通。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述流量计构造为测量所述管道中的雷诺数为1000至5000的流体。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述流体喷嘴的长度在所述管道的直径的1/2倍至3倍之间。

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述流量计具有上游孔，所述上游孔设置在距所述流体喷嘴的下游端的距离介于所述管道的直径的1/2倍至3倍之间的位置处。

11.一种管道的流体喷嘴，包括：

内表面，其具有如下轮廓，所述轮廓避免当流体流过所述流体喷嘴时沿所述流体喷嘴内表面在流体中产生负压力梯度；以及

喉部，所述喉部的直径与位于所述喉部上游的所述管道的直径的比值为0.7或更小。

12.一种用于测定管道中的流体流量的方法，所述方法包括以下步骤：

使流体流过与所述管道流体连通的流体喷嘴，所述流体喷嘴的轮廓由复合立方面或复合椭球面所限定；以及

利用时差式超声波流量计测量所述管道中的流体，所述时差式超声波流量计设置在所述流体喷嘴的下游并且采用至少一条与所述管道中的流体相连的声路。

13.如权利要求12所述的方法，其中，使流体流过所述流体喷嘴的步骤包括使流体流过轮廓为两个旋转椭球体的复合面的所述流体喷嘴的步骤。

14.如权利要求13所述的方法，其中，使流体流过所述流体喷嘴的步骤包括使流体流过所述流体喷嘴的步骤，所述两个旋转椭球体中的每一个椭球体具有{(X-X₀)²/a²+(Y-Y₀)²/b²＝1}的形式，a和b为赤道半径(沿X和Y轴)，X、Y、X₀及Y₀为与对应的轴线相关的数。

15.如权利要求14所述的方法，其中，使流体流过所述流体喷嘴的步骤包括使流体流过如下流体喷嘴的步骤，所述流体喷嘴的喉部的直径与位于所述喉部上游的所述管道的直径的比值为0.7或更小。

16.如权利要求15所述的方法，其中，使流体流过所述流体喷嘴的步骤包括使流体流过比值为0.67的所述流体喷嘴的步骤。

17.如权利要求16所述的方法，包括：使所述流体流过扩散器的步骤，所述扩散器在所述流量计的下游与所述管道流体连通。

18.如权利要求17所述的方法，其中，使流体流过所述流体喷嘴的步骤包括使雷诺数在1000至5000之间的所述流体流过所述流体喷嘴的步骤。