電磁流量計在注聚剖面測井中測量應用與探討  十七

第二種條件為默認的邊界條件。對于本課題，電磁流量計在管道中的模型，只需滿足自然邊界條件即可。故施加了電流密度后，即可進行計算。在施加電流密度時， 為通入線圈的電流，a 為線圈的橫截面積。

在分析磁場分布時，要在四個線圈上施加電流密度，首先要計算出四個線圈的面積。在ANSYS 中，通過下面的操作，拾取要計算面積的線圈截面即可自動計算出面積：Preprocessor（前處理）→Operate（操作）→Calc Geometric Items（幾何計算項）→Of Areas（面積），并將各線圈的面積值分別賦予一個參數，如area1、area2、area3、area4,這樣就可以利用這些參數，代入電流密度的計算公式（2-22）求出需要施加在線圈上的電流密度值，進而進行求解。

2.2.2 電磁流量計磁場仿真分析

電磁流量計傳感器結構圖如圖 2-9 所示，除了線圈和電極，中間部分為填料，電極之間為絕緣襯里，其目的是防止感應信號電壓被金屬管短路。

該流量計為外流式電磁流量計，水平與垂直方向各有兩個線圈，用來產生磁

場。流體流過管道與流量計的環形空間，切割磁力線產生感生電勢，通過四個電極即可進行測量。

將該流量計置于管道中心位置（通過上下扶正器），建立實體模型[45−51]。模型中有六種不同的材料，在分析時，需要給每種材料施加一個屬性――磁導率，否則不能進行求解。將六種不同屬性的材料用不同顏色顯示，儀器與管壁之間綠色部分即為流體通過的環形空間。

選定單元等級，將模型劃分網格。單元等級分為1～10，1 表示最精細，10表示最粗糙，中間值以此類推。我們在分析時采用了最高等級，劃分后單元數量為3577，以獲得較精確的結果。網格分布圖和節點分布圖如圖2-11 和圖2-12所示。由圖可見，在靠近線圈和電極的部分網格剖分較密，而在其他部分則較稀疏。

設置好各種材料的磁導率，施加電流密度后，即可計算模型的磁場分布。

由于儀器的結構尺寸非常對稱，儀器位于管道中心，通電后四個線圈相當于交替放置的N、S 極，產生的磁場也是對稱分布的。流體從儀器與管道的環形空間流過，切割磁力線產生感生電勢，通過四個對稱分布的電極即可進行測量。

電磁流量計