电磁流量计在注聚剖面测井中测量应用与探讨  十七

第二种条件为默认的边界条件。对于本课题，电磁流量计在管道中的模型，只需满足自然边界条件即可。故施加了电流密度后，即可进行计算。在施加电流密度时， 为通入线圈的电流，a 为线圈的横截面积。

在分析磁场分布时，要在四个线圈上施加电流密度，首先要计算出四个线圈的面积。在ANSYS 中，通过下面的操作，拾取要计算面积的线圈截面即可自动计算出面积：Preprocessor（前处理）→Operate（操作）→Calc Geometric Items（几何计算项）→Of Areas（面积），并将各线圈的面积值分别赋予一个参数，如area1、area2、area3、area4,这样就可以利用这些参数，代入电流密度的计算公式（2-22）求出需要施加在线圈上的电流密度值，进而进行求解。

2.2.2 电磁流量计磁场仿真分析

电磁流量计传感器结构图如图 2-9 所示，除了线圈和电极，中间部分为填料，电极之间为绝缘衬里，其目的是防止感应信号电压被金属管短路。

该流量计为外流式电磁流量计，水平与垂直方向各有两个线圈，用来产生磁

场。流体流过管道与流量计的环形空间，切割磁力线产生感生电势，通过四个电极即可进行测量。

将该流量计置于管道中心位置（通过上下扶正器），建立实体模型[45−51]。模型中有六种不同的材料，在分析时，需要给每种材料施加一个属性――磁导率，否则不能进行求解。将六种不同属性的材料用不同颜色显示，仪器与管壁之间绿色部分即为流体通过的环形空间。

选定单元等级，将模型划分网格。单元等级分为1～10，1 表示最精细，10表示最粗糙，中间值以此类推。我们在分析时采用了最高等级，划分后单元数量为3577，以获得较精确的结果。网格分布图和节点分布图如图2-11 和图2-12所示。由图可见，在靠近线圈和电极的部分网格剖分较密，而在其他部分则较稀疏。

设置好各种材料的磁导率，施加电流密度后，即可计算模型的磁场分布。

由于仪器的结构尺寸非常对称，仪器位于管道中心，通电后四个线圈相当于交替放置的N、S 极，产生的磁场也是对称分布的。流体从仪器与管道的环形空间流过，切割磁力线产生感生电势，通过四个对称分布的电极即可进行测量。

电磁流量计