Primary transducer of electromagnetic flow meters for open channels - two-dimensional design procedures in a restricted area of numerical calculation

• Autorzy: Michalski A. , Sienkiewicz J. , Trzaskawka P. , Watral Z.

Warianty tytułu

PL

Przetwornik pierwotny przepływomierza elektromagnetycznego dla kanałów otwartych - dwuwymiarowa metoda projektowania dla ograniczonego obszaru obliczeń numerycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes a particular methodology of primary transducer design for electromagnetic flowmeters. Main attention was paid to two separate problems. The first one considers a new approach to a 2D mathematical model of the primary transducer which will be able to describe the three-dimensional nature of real transducer with acceptable accuracy. The second problem considers the accuracy of numerical calculation in the case of restricted area of analysis from the boundary condition point of view. A simple algorithm of selecting the appropriate boundary condition sequence in the case of electromagnetic fields analysis has been given. As a comparison for the presented methodology based on 2D analysis, a 3D model and professional OPERA software have been applied.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z projektowaniem przetwornika pierwotnego dla przepływomierzy elektromagnetycznych przeznaczonych do pomiarów przepływu w kanałach otwartych. W ramach prezentowanych prac skoncentrowano się na nowym podejściu do dwuwymiarowego modelu numerycznego przetwornika, który to model byłby w stanie wiernie odwzorowywać rozkłady pól elektrycznych j magnetycznych w rzeczywistej, trójwymiarowej strukturze przetwornika. Podjęto również problem oszacowania wpływu warunków brzegowych i ograniczonego rozmiaru obszaru analiz numerycznych na dokładność obliczeń i jakość projektu przepływomierza. Dokonano optymalizacji wymiarów geometrycznych modelu dwuwymiarowego biorąc pod uwagę rozmiary kanału przepływowego. Przeprowadzono szereg obliczeń symulacyjnych dla różnych typów warunków brzegowych. Na ich podstawie dokonano wyboru optymalnej sekwencji warunków brzegowych uzyskując istotną poprawę jakości projektu. Weryfikacja jakości projektu dokonana została z wykorzystaniem numerycznego generatora przepływu zapewniającego możliwość symulowania dowolnych rozkładów pola prędkości cieczy w strefie pomiarowej przetwornika. Przedstawiono porównanie wybranych rezultatów obliczeń w modelu 2-D z modelem trójwymiarowym zrealizowanym w oparciu o pakiet PC Opera 3D.

Słowa kluczowe

EN

electromagnetic flow meter; flow measurement in open channels; numerical model

PL

przepływomierz elektromagnetyczny; pomiary przepływu w kanałach otwartych; model numeryczny

• Wydawca: Komitet Metrologii i Aparatury Naukowej PAN
• Czasopismo: Metrology and Measurement Systems
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 10, nr 2
• Strony: 171--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Michalski A.

• Military University of Technology, Faculty of Electronics, Institute of Electronics Fundamentals
• Warsaw Technical University, Institute of the Theory of Electrical Engineering, Measurement and Information Systems

autor

Sienkiewicz J.

• Military University of Technology, Faculty of Electronics, Institute of Electronics Fundamentals

autor

Trzaskawka P.

• Military University of Technology, Faculty of Electronics, Institute of Electronics Fundamentals

autor

Watral Z.

• Military University of Technology, Faculty of Electronics, Institute of Electronics Fundamentals

Bibliografia

• 1. Shercliff I. A.: The theory of electromagnetic flow measurement, Cambridge University Press, 1962.
• 2. Bevir M. K.: The Theory of Electromagnetic flow meter, Journal Fluid Mech., no 43, 1970.
• 3. Smyth C. C : Derivation of weight functions for the circular and rectangular channel magnetic flow meters, by means of Green’s theorem and conformal mapping, Journal of Physics E: Scientific Instruments, vol. 4, 1971, pp. 29-34.
• 4. Michalski A., Starzyński J., Wincenciak S.: Optimal design of the coils of an electromagnetic flow meter, IEEE Transaction on Magnetics, vol. 34, no. 5, SEPTEMBER 1998, pp. 2563-2566.
• 5. Michalski A.: Dry calibration procedure of electromagnetic flow meter for open channels, Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 49, no. 2, April 2000, pp. 434-438.
• 6. Michalski A.: Flow measurements in irrigation channel, Instrumentation and Measurement Magazine, vol. 3, no. 1, March 2000, pp. 12-16.
• 7. Klugiewicz J. at el.: Electromagnetic measurement system of water outlet dynamics from Legnowo polder [in Polish], Budownictwo, no. 179, Bydgoszcz 1992, pp. 25-43.
• 8. Michalski A., Wincenciak S.: Weight vector in designing of primary transducers for electromagnetic flow meters, Archives of Electrical Engineering, PWN vol. XLVII, no. 183, 1998, pp. 81-99.
• 9. Michalski A., Starzyński J., Wincenciak S.: Electromagnetic flowmeters for open channels - two dimensional approach to design procedures, IEEE Sensors Journal, vol. 1, no. 1 June 2001, pp. 52-62.
• 10. Bevir M. K.: Long induced voltage electromagnetic flow meters and the effect of velocity profile, Quart. Journ. Mech. And Applied Math., vol. XXIV, Pt. 3, 1971, pp. 347-370.
• 11. Kiene W.: Magnetisch-induktive Durchflussmesser, Messen + Prüfen/Automatik no. 6, 1976, pp. 316-331.
• 12. Lunta E., Halttunen J.: The effect of velocity profile on electromagnetic flow measurement, Sensors and Actuators, no. 16, 1989, pp. 335-344.
• 13. Michalski A., Starzyński J., Wincenciak St.: A Novel Approach to Eliminating Short Ending Effects in the Primary Transducer of Electromagnetic Flow Meter, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 39, no. 2, March 2003, pp. 1035-1039.