摘要:借(jiè)助電磁流(liú)量計(jì) 管道中含有油(yóu)泡時虛電流分(fèn)布的(de)理(lǐ)論(lùn)模型(xíng)，分别(bié)利用(yòng)ansys軟件(jiàn)與schwartz交替叠代法(fǎ)求解(jiě)敏感場内(nèi)的電勢分布和虛電流(liú)分布規(guī)律。仿(páng)真結果表(biǎo)明:在(zài)電極(jí)附近(jìn)，虛電(diàn)流值達到最大值;在被測(cè)區域内(nèi)，虛電流的分布(bù)在油泡(pào)附近區域有明顯的起伏(fú)變化，在油泡内(nèi)部虛電流的值爲零;虛電(diàn)流的(de)分布因油泡(pào)的(de)存在(zài)而變得(dé)更(gèng)加複雜，油泡(pào)越大，對電磁流(liú)量計影(yǐng)響面越大(dà)。
　　電磁流量(liàng)計應(yīng)用于多相流中，當電(diàn)磁流量計(jì)應用(yòng)于油井測量時(shí)，流體中(zhōng)會(huì)存在(zài)油泡，對(duì)電磁流(liú)量計測量(liàng)有(yǒu)--定影響，因此分析(xī)油泡對(duì)流量計内部敏感(gǎn)場是(shì)必要的。
1仿真模型
　　電磁流量計(jì)管道(dào)内軸線位置含--柱(zhù)狀油泡(pào)時的仿真模型(xíng)如圖i所(suǒ)示。圖中(zhōng)，電磁傳感(gǎn)器(qì)内(nèi)徑爲(wèi)2a,高度(dù)爲2b;磁(cí)場強度垂直于紙面(miàn)向裏，感應(yīng)電極位(wèi)于(yú)傳感(gǎn)器兩側，且右側(cè)爲正電極，左側(cè)爲負電極(jí)。一個(gè)底面直徑(jìng)爲2ao、高(gāo)爲260的柱狀油泡(pào)位于(yú)電磁(cí)傳感器軸線位置上(shàng)，其上底(dǐ)面至傳感器(qì)軸向中心(xīn)處(chù)的(de)距離爲l。流(liú)量計(jì)兩(liǎng)個電極(jí)位于x軸(zhóu)上(shàng)，y軸在(zài)流量計(jì)的中軸(zhóu)線上，x軸與y軸構(gòu)成直角坐标系(xì)。

2理論基(jī)礎.
　　按(àn)照上(shàng)述的(de)仿真模(mó)型(xíng)，其内(nèi)部感應電動勢(shì)可用laplace方程v2g=0來描(miáo)述，在(zài)二維(wéi)直角(jiǎo)坐标系下(xià)其滿(mǎn)足(zú)的邊(biān)界條件(jiàn)爲

　　令g=g0+g*，其中g0爲不含油泡即(jí)傳感器内部(bù)僅充以連續水相(xiàng)時敏感場内的(de)電勢(shì)分布(bù)，其滿(mǎn)足laplace方(fāng)程Δ2go=0的邊界條件(jiàn)，采用分(fèn)離(lí)變量(liàng)法，可求(qiú)得g0的解(jiě)爲(wèi)

　　式(shì)g=go+g"中，g"爲(wèi)加人(rén)柱狀油泡(pào)後所(suǒ)引起的電(diàn)勢變(biàn)化。爲(wèi)了求解g*，把(bǎ)傳感器(qì)敏感區(qū)域分解爲如下(xià)4個子區域

　　式中(zhōng)λ1n=uπ/2b，λ2n=nπ/2α;an、bn、cn和dn爲(wèi)待定(dìng)系數，采用schwartz交(jiāo)替(tì)叠代(dài)法可以求出這些未知系數。g1*、g2*、g3*和(hé)g4*的計算結果(guǒ)與(yǔ)式(3)相加，即得軸(zhóu)向位置含一柱(zhù)狀油(yóu)泡時電磁(cí)傳感(gǎn)器内(nèi)部電(diàn)勢g的解(jiě)，進而可(kě)計算出此時電磁流(liú)量(liàng)計的響(xiǎng)應特(tè)性。
3數值仿(páng)真
　　在matlab環境下，利(lì)用交替(tì)叠(dié)代法求解(jiě)未知系數，可得(dé)到各(gè)區域中虛(xū)電流(liú)勢變(biàn)化值的表達式(shì)，進而獲得電磁(cí)流量計(jì)内部虛(xū)電流的分布情(qíng)況。圖2給出(chū)了軸(zhóu)向(xiàng)位(wèi)置含一柱(zhù)狀油泡時(shí)電磁(cí)流量計内(nèi)部虛(xū)電流的分布圖(tú)。從圖(tú)2可以明顯(xiǎn)地看出，在油泡内部(bù)虛(xū)電流(liú)的(de)值爲0，在電(diàn)極位(wèi)置處(chù)虛電流達到最(zuì)大(dà).值;油泡(pào)的出現對電磁(cí)流量計内部虛(xū)電流大小(xiǎo)及分(fèn)布造成了一定的影(yǐng)響(xiǎng)，從而改(gǎi)變了電磁流量計的輸出結果(guǒ)。

4ansys實驗仿真
　　運用(yòng)有限元軟件對電磁流量計含(hán)有--個(gè)油泡時流(liú)量計敏感(gǎn)場進(jìn)行建模(mó)仿真，圖(tú)3爲含油泡(pào)時電磁流(liú)量計虛電(diàn)流(liú)分布圖。從仿(páng)真圖(tú)上可以(yǐ)看(kàn)出，油泡影響着(zhe)電磁流(liú)量計的(de)敏感(gǎn)場，在油泡(pào)附(fù)近(jìn)虛電流發(fā)生了變化，油泡影響其附近的(de)區域的虛電流(liú)分布，但油泡内(nèi)部虛電流大小(xiǎo)近似(sì)相等。

5結語
　　 建立了管道軸線位置含(hán)球形油(yóu)泡(pào)時電(diàn)磁流量計内部(bù)敏感場分布的(de)理論(lùn)模型，利用(yòng)ansys軟件仿(páng)真與schwartz交(jiāo)替叠(dié)代法求解了敏感場(chǎng)内的(de)虛電流(liú)分布，最(zuì)後得到結論:在(zài)電極附近，虛電(diàn)流值(zhí)達到(dào)最大值;在被(bèi)測區域(yù)内，虛(xū)電流在絕(jué)緣油泡周圍有(yǒu)所變(biàn)化(huà)，在(zài)油泡(pào)内部虛電流的(de)值爲0。從仿真結(jié)果可知，油泡的存在(zài)使電磁流(liú)量計虛電流的(de)分布變得(dé)複雜(zá)。

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