[发明专利]一种获得非理想流场下超声流量计内声场的仿真方法

摘要

本发明涉及一种获得非理想流场下超声流量计内声场的仿真方法，包括下列步骤：步骤一：使用COMSOL软件中的CFD模块湍流SST接口对流场进行仿真。步骤二：将步骤一获得的非理想流场直接耦合至声场的仿真之中：基于COMSOL的多物理场耦合功能，通过组件定义中的一致映射函数将流场仿真结果按照空间坐标提取出来。步骤三：使用COMSOL射线声学模块仿真获得非理想流场下的超声传播轨迹以及传播时间。步骤四：使用COMSOL气动声学模块，线性势流频域接口，获得超声流量计在非理想流场下的稳态声压分布。

主权项

1.一种获得非理想流场下超声流量计内声场的仿真方法，包括下列步骤：步骤一：使用COMSOL软件中的CFD模块湍流SST接口对流场进行仿真：对流体到管壁距离进行初始化，使管壁附近求解更加精确，有利于探头附近流场计算，通过设置不同情况下的入口流速，出口边界，湍流强度，湍流长度参数描述流场，网格尺寸设为一倍超声波波长，通过设置不同管道几何模型，得到不同情况下的非理想流场；步骤二：将步骤一获得的非理想流场直接耦合至声场的仿真之中：基于COMSOL的多物理场耦合功能，通过组件定义中的一致映射函数将流场仿真结果按照空间坐标提取出来；将声场仿真求解器中的因变量设置为基于CFD流场仿真之解，使声学模块和流场模块对接，通过之后的声学模块设置，便可直接使用流场仿真结果，实现流场声场耦合，获得非理想流场下的声场；步骤三：使用COMSOL射线声学模块仿真获得非理想流场下的超声传播轨迹以及传播时间：边界条件设为冻结；网格尺寸设为一倍波长；背景流场的设置参考步骤一和二；求解器设置以列表形式指定计算时间，迭代步长为0.05us，因变量设置为基于CFD流场仿真之解；以点声源模拟换能器，以45°为方向基准发射多条射线，±5°范围内发射41条射线；步骤四：使用COMSOL气动声学模块，线性势流频域接口，获得超声流量计在非理想流场下的稳态声压分布：基于真实换能器基本参数设置声源，使用法向速度边界条件，对探头表面振速进行设置；背景流场的设置参考步骤一和二；网格尺寸设为波长λ的1/6‑1/5；在求解器中将声源频率设为125KHZ，因变量设置为基于CFD流场仿真之解。