摘　要：電磁流量計權(quán)函數(shù)的求解是電磁流量計研究領(lǐng)域的一個熱點．基于對傳統(tǒng)單對電極電磁流量計流量微分方程的求解結(jié)果，引入Ｓｈｅｒｌｉｃｆｆ權(quán)函數(shù)，給出多對電極情況下，電磁流量計權(quán)函數(shù)的表達式．在ＣＯＭＳＯＬ　Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ中建立電磁流量計仿真模型，采用有限元數(shù)學分析的方法，將管道測量橫截面微元化劃分，仿真求解出流速微元所在位置與每對電極相對應的權(quán)函數(shù)值，進而驗證權(quán)函數(shù)理論求解結(jié)果與仿真求解結(jié)果具有一致性．

電磁流量計被廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場和測量領(lǐng)域，它是一種根據(jù)法拉第電磁感應定律制造的用來測量導電介質(zhì)的體積流量的感應式儀表．該電磁流量計為非侵入式測量工具，其傳感器構(gòu)造簡單，測量時無壓力損失，不受被測介質(zhì)溫度、密度、粘度等因素的影響，而且能夠測量多相流介質(zhì)的體積流量．電磁流量計權(quán)函數(shù)用來表示測量管道內(nèi)不同位置流體質(zhì)點對電極間產(chǎn)生的感應電壓的貢獻大小，是電磁流量計流量測量理論的重要參數(shù)，而且它與流量計中流體的流型無關(guān)，僅僅由流量計傳感器結(jié)構(gòu)決定．電磁流量計權(quán)函數(shù)求解結(jié)果的精確程度，直接影響到流量計測量精度，而且權(quán)函數(shù)的求解，是單相流或多相流流體流速分布不均勻、非滿管等流量測量的理論基礎．目前，求解權(quán)函數(shù)是電磁流量計領(lǐng)域的一個研究熱點，本文從理論和仿真兩個方面求解權(quán)函數(shù)．

權(quán)函數(shù)仿真求解

采用ＣＯＭＳＯＬ　Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ多物理場耦合仿真軟件對本文中所有的有限元進行建模仿真．ＣＯＭＳＯＬ　Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ作為一款基于全新有限元理論、直接以偏微分方程為研究對象的大型數(shù)值仿真軟件，成功地實現(xiàn)了任意多物理場、直接、雙向、實時耦合，在全球領(lǐng)先的數(shù)值仿真領(lǐng)域里得到了廣泛的應用．ＣＯＭＳＯＬ　Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ用數(shù)學方法求解真實世界的物理現(xiàn)象，通過高效率的計算機能與優(yōu)秀的多場雙向直接耦合，其分析能力為使用者提供了精確度高、數(shù)據(jù)全面的仿真．
        本文研究對象是內(nèi)徑為８０ｍｍ的測量管道，在權(quán)函數(shù)仿真求解時，假定采用９對電極，它們的位置如圖４所示，電極對在ｙ 軸上的坐標，按照從管道頂部到底部的順序分別是３２，２４，１６，８，０，－８，－１６，－２４，－３２ｍｍ，電極對之間的連線與磁場強度方向垂直．本文采取有限元的數(shù)學分析方法仿真求解電磁流量計權(quán)函數(shù)值，將流動橫截面按照圖４劃分成了許多４ｍｍ×４ｍｍ的正方形流體像素，其中的實心正方形像素表示有流速填充的流體像素．

（１）在仿真模型中進行仿真時，圖４中實心流體像素的流速設置為適當?shù)闹担樘岣叻抡嫘Ч疚脑O置為５００ｍ／ｓ），而其他流體像素中的流速為０ｍ／ｓ．
（２）仿真模型求解后，可以依次獲得９對電極間的感應電壓Ｕ１～Ｕ９．感應電壓Ｕ１～Ｕ９的求解過程如下：在仿真模型中，實心流體像素中流速設置為５００ｍ／ｓ，在每對電極上會產(chǎn)生感應電動勢，利用ＣＯＭＳＯＬ　Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ中“后處理”下的“數(shù)據(jù)顯示”，根據(jù)已知的每個電極坐標，ＣＯＭＳＯＬ軟件就自動計算出每個電極上的感應電動勢，如圖５和圖６所示，由此可以得到實心流體像素在每對電極間產(chǎn)生的感應電壓．