| 摘要 | 第10-12页 |
| ABSTRACT | 第12-15页 |
| 主要符号说明 | 第16-17页 |
| 第1章 绪论 | 第17-35页 |
| 1.1 研究背景 | 第17-20页 |
| 1.1.1 超声波流量计的分类 | 第18-20页 |
| 1.1.2 时差式超声波流量计 | 第20页 |
| 1.2 影响超声波流量计测量精度的主要因素 | 第20-32页 |
| 1.2.1 换能器安装效应及流场适应性问题 | 第21-23页 |
| 1.2.2 流动介质中声波的传输问题 | 第23-31页 |
| 1.2.3 超声波信号传播时间的检测问题 | 第31-32页 |
| 1.3 本文的研究目的和内容 | 第32-35页 |
| 1.3.1 研究目的与意义 | 第32-33页 |
| 1.3.2 研究内容 | 第33-35页 |
| 第2章 流场和声场耦合方法 | 第35-44页 |
| 2.1 超声波及其特点 | 第35-36页 |
| 2.2 间断有限元法 | 第36-40页 |
| 2.2.1 空间离散 | 第36-38页 |
| 2.2.2 Runge-Kutta时间推进格式 | 第38页 |
| 2.2.3 声传播方程 | 第38-40页 |
| 2.3 射线声学 | 第40-43页 |
| 2.3.1 射线声学基本方程 | 第41-42页 |
| 2.3.2 射线追踪法 | 第42-43页 |
| 2.4 本章小结 | 第43-44页 |
| 第3章 稳态背景流场下超声波流量计内瞬态声场分析 | 第44-77页 |
| 3.1 有限元软件COMSOL Multiphysics | 第44-45页 |
| 3.2 基于射线追踪法的流速修正 | 第45-50页 |
| 3.2.1 充分发展的层流和湍流 | 第46-47页 |
| 3.2.2 非线性轨迹长度 | 第47-50页 |
| 3.3 声波在超声波流量计中的传播 | 第50-71页 |
| 3.3.1 稳态背景流场 | 第50-52页 |
| 3.3.2 换能器动态特性分析 | 第52-59页 |
| 3.3.3 声学边界条件 | 第59-60页 |
| 3.3.4 网格尺寸和时间步长的选取 | 第60-63页 |
| 3.3.5 正确性验证 | 第63-67页 |
| 3.3.6 声波瞬态传播过程 | 第67-68页 |
| 3.3.7 接收换能器端面平均声压对比 | 第68-71页 |
| 3.4 超声波流量计样机开发 | 第71-72页 |
| 3.5 水流量标准装置 | 第72-74页 |
| 3.6 实验和模拟时差对比 | 第74-75页 |
| 3.7 本章小结 | 第75-77页 |
| 第4章 高速气体流动对超声传播的影响 | 第77-101页 |
| 4.1 射线非线性传播轨迹 | 第77-92页 |
| 4.1.1 射线在理想流动中传播 | 第78-86页 |
| 4.1.2 射线在非理想流场中的传播 | 第86-92页 |
| 4.2 声波在流动介质中的偏转 | 第92-99页 |
| 4.2.1 顺流传播 | 第93-95页 |
| 4.2.2 逆流传播 | 第95-96页 |
| 4.2.3 声波偏转对声压幅值的影响 | 第96-99页 |
| 4.3 本章小结 | 第99-101页 |
| 第5章 U型超声波流量计结构参数优化 | 第101-121页 |
| 5.1 声波反射装置 | 第101-103页 |
| 5.1.1 U型反射轨迹 | 第101-102页 |
| 5.1.2 反射装置附近的声波反射 | 第102-103页 |
| 5.2 声-固耦合分析 | 第103-112页 |
| 5.2.1 计算区域 | 第105-106页 |
| 5.2.2 计算模型 | 第106页 |
| 5.2.3 边界条件 | 第106-107页 |
| 5.2.4 模型验证 | 第107-108页 |
| 5.2.5 耦合结果分析 | 第108-111页 |
| 5.2.6 超声波回波波形 | 第111-112页 |
| 5.2.7 本节小结 | 第112页 |
| 5.3 基表结构优化 | 第112-121页 |
| 5.3.1 U型反射时差采集原理 | 第113页 |
| 5.3.2 物理模型及网格划分 | 第113-114页 |
| 5.3.3 计算的正确性验证 | 第114-116页 |
| 5.3.4 两种结构改进措施 | 第116页 |
| 5.3.5 结构改进措施对内部流场的影响 | 第116-117页 |
| 5.3.6 结构改进措施对流速稳定性的影响 | 第117-119页 |
| 5.3.7 结构改进措施对压力损失的影响 | 第119页 |
| 5.3.8 实测数据 | 第119-120页 |
| 5.3.9 本节小结 | 第120-121页 |
| 第6章 结论及展望 | 第121-124页 |
| 6.1 结论 | 第121-122页 |
| 6.2 主要创新点 | 第122页 |
| 6.3 展望 | 第122-124页 |
| 参考文献 | 第124-132页 |
| 致谢 | 第132-133页 |
| 攻读博士学位期间主要成果 | 第133-134页 |
| 学位论文评阅及答辩情祝表 | 第134页 |