[发明专利]振动环境下的动态流量测量装置及方法

权利要求书

1.一种振动环境下的动态流量测量方法，其特征在于，所述流量测量方法包括：

通过加速度传感器测量管道的振动加速度；

通过压力传感器测量流体的压强；

获得加速度传感器和压力传感器在管道上的位置分布，测量加速度传感器之间和压力传感器之间的距离，并保存至流量解算控制器；

流量解算控制器设置管道与流体的参数、划分算法网格以及设置算法运算时间步长；

进行流量解算控制器的初始化，包括：

流量解算控制器采集一次加速度传感器信号，解算出测试管道的振动加速度的分布情况，初始化测试管道各个空间点的振动加速度；

流量解算控制器采集一次压力传感器信号，解算出测试管道中被测量流体的压强初始分布情况，初始化测试管道各个空间点流体的压强；以及

将测试管道各个空间点的流量初始化为零值；以及

基于流固耦合模型，根据所述振动加速度和所述压强，求解得到所述流体的流量，包括：

采集当前时刻加速度传感器的信号，并转换为管道的振动加速度值；

采集当前时刻压力传感器的信号，并转换为被测量流体的压强值；

流量解算控制器基于管道流固耦合模型，将流固耦合偏微分方程转换为具有约束的线性方程组；进而通过差分求解方式获得流体的流量的计算公式，并设计流量解算算法，其中，特征线法是一种将偏微分方程求解为全微分方程的求解方法；

流量解算控制器将采集到的加速度和压强数值进行转换，作为边界条件代入方程组进行求解，得出管道中被测量流体当前时刻的流量值；以及

重复以上步骤，获取测试管道中被测量流体的实时流量值，直至从流量解算控制器中退出测量。

2.一种振动环境下的动态流量测量装置，其特征在于，所述流量测量装置包括：

加速度传感器，所述加速度传感器用于测量管道的振动加速度；

压力传感器，所述压力传感器用于测量流体的压强；以及

流量解算控制器，所述流量解算控制器基于流固耦合模型，根据所述振动加速度和所述压强，求解得到所述流体的流量，包括：

获得加速度传感器和压力传感器在管道上的位置分布，测量加速度传感器之间和压力传感器之间的距离，并保存至流量解算控制器；

流量解算控制器设置管道与流体的参数、划分算法网格以及设置算法运算时间步长；

进行流量解算控制器的初始化，包括：

流量解算控制器采集一次加速度传感器信号，解算出测试管道的振动加速度的分布情况，初始化测试管道各个空间点的振动加速度；

流量解算控制器采集一次压力传感器信号，解算出测试管道中被测量流体的压强初始分布情况，初始化测试管道各个空间点流体的压强；以及

将测试管道各个空间点的流量初始化为零值；以及

基于流固耦合模型，根据所述振动加速度和所述压强，求解得到所述流体的流量，包括：

采集当前时刻加速度传感器的信号，并转换为管道的振动加速度值；

采集当前时刻压力传感器的信号，并转换为被测量流体的压强值；

流量解算控制器基于管道流固耦合模型，将流固耦合偏微分方程转换为具有约束的线性方程组；进而通过差分求解方式获得流体的流量的计算公式，并设计流量解算算法，其中，特征线法是一种将偏微分方程求解为全微分方程的求解方法；

流量解算控制器将采集到的加速度和压强数值进行转换，作为边界条件代入方程组进行求解，得出管道中被测量流体当前时刻的流量值；以及

重复以上步骤，获取测试管道中被测量流体的实时流量值，直至从流量解算控制器中退出测量。