近年來，電磁流量計(jì)的內(nèi)部的磁場(chǎng)分部情況備受研究人員的關(guān)注。金寧德[1-2]等人對(duì)外流式的電磁流量計(jì)的磁場(chǎng)分布情況進(jìn)行仿真研究，趙琛、李斌等人對(duì)電磁流量傳感器鞍狀勵(lì)磁線圈磁場(chǎng)分布的計(jì)算方法[3]，王經(jīng)卓對(duì)電磁流量計(jì)權(quán)函數(shù)的數(shù)值進(jìn)行仿真與驗(yàn)證[4]，鄔惠峰等人運(yùn)用ANSYS對(duì)電磁流量計(jì)進(jìn)行建模研究[5]。一種集流型電磁流量計(jì)由于其構(gòu)造的特殊性，被廣泛用于石油井下測(cè)量以及其它特殊場(chǎng)合。由于集流型電磁流量計(jì)構(gòu)造的特殊性，其內(nèi)部磁場(chǎng)分部情況比普通結(jié)構(gòu)的電磁流量計(jì)的更為復(fù)雜，對(duì)其內(nèi)部磁場(chǎng)的分布情況的研究對(duì)流量計(jì)的設(shè)計(jì)具有重要的意義。本文運(yùn)用ansys有限元軟件對(duì)這種電磁流量計(jì)內(nèi)部磁場(chǎng)敏感場(chǎng)進(jìn)行建模仿真，并在這種模型下，研究了在電磁流量計(jì)中增加部分磁導(dǎo)率不同的顆粒狀物質(zhì)時(shí)，電磁流量計(jì)內(nèi)部磁場(chǎng)分布情況。
1 流量計(jì)結(jié)構(gòu)與磁場(chǎng)分布仿真
集流型電磁流量計(jì)是廣泛用于石油井下測(cè)量，其在流量計(jì)外殼內(nèi)鑲嵌有兩個(gè)發(fā)射磁極和兩個(gè)接收電極。由于在電磁傳感器底部安裝有傘式集流器，當(dāng)流量計(jì)位于指定測(cè)點(diǎn)后，使集流器張開，以封堵套管和測(cè)井儀器之間流體的流動(dòng)通道，迫使流體全部或絕大部分流經(jīng)電磁傳感器的測(cè)量區(qū)域，并經(jīng)上出液口重新流回井筒，井下集流式流量計(jì)截面結(jié)構(gòu)如圖1中（a）所示。 
圖1 電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
集流型電磁流量計(jì)ANSYS仿真模型如圖1中（b）所示。圖中，電磁流量計(jì)內(nèi)部水平方向有兩個(gè)磁極，垂直方向有兩個(gè)電極；磁極由磁芯和線圈兩部分組成，即在每個(gè)磁極磁芯的外側(cè)均包裹一層線圈，用來產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。仿真時(shí)，傳感器磁極磁芯的長(zhǎng)度為8mm、寬度為4mm，材料為導(dǎo)磁性鐵芯；磁芯外層包裹線圈的厚度為1mm，材料為銅絲；電極的長(zhǎng)度和寬度均為4mm，材料為不銹鋼。螺線管線圈電流加載后，左邊磁極外側(cè)為S極，內(nèi)側(cè)為N極；右邊磁極外側(cè)為N極，內(nèi)側(cè)為S極。
采用magsolv命令對(duì)上述外流式電磁流量計(jì)磁場(chǎng)分布問題進(jìn)行靜態(tài)求解，得到磁感應(yīng)強(qiáng)度B分布和2D磁通線分布，分別如圖2中的（a）和（b）所示。可以看出，在傳感器管道內(nèi)磁場(chǎng)分布較均勻，在靠近磁極表面區(qū)域磁力線密集，表示該部分測(cè)量靈敏度較高。為了更清晰的了解流量計(jì)內(nèi)部磁感應(yīng)場(chǎng)的分布情況，建立電磁流量計(jì)測(cè)量區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布場(chǎng)，如圖3所示，從仿真磁感應(yīng)分布圖中可以清楚的獲得各部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。 
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