بیرونی کلیمپ الٹراسونک فلو میٹر تخروپن کا مطالعہ: ڈیزائن کی اصلاح ، درستگی کی بہتری - علم

بیرونی کلیمپ الٹراسونک فلو میٹر کا نقلی مطالعہ

بیرونی کا نقلی مطالعہکلیمپ پرالٹراسونک فلو میٹراس کے ڈیزائن کو بہتر بنانے ، پیمائش کی درستگی کو بہتر بنانے ، یا مختلف آپریٹنگ شرائط کے تحت اس کی کارکردگی کا اندازہ کرنے کے لئے فلو میٹر کے ورکنگ اصول اور کارکردگی کو ماڈلنگ اور نقالی کرنا شامل ہے۔

عددی نقلی ماڈلنگ

سیال کے بہاؤ اور الٹراسونک لہر کے پھیلاؤ کے لئے ریاضی کے ماڈلز کو قائم کرنے کے لئے عددی نقلی ماڈلنگ کا اطلاق ہوتا ہے ، جس میں سیال کی حرکیات مساوات اور صوتی مساوات شامل ہیں۔ کمپیوٹیشنل فلوڈ ڈائنامکس (سی ایف ڈی) ٹولز کا استعمال سیال کے بہاؤ کو ماڈل کرنے کے لئے کیا جاتا ہے۔ یہ ٹولز ہنگامہ آرائی ، بہاؤ کی رفتار کی تقسیم وغیرہ کی نقالی کرسکتے ہیں ، اور الٹراسونک لہر کے پھیلاؤ کے اثرات کا تجزیہ کرسکتے ہیں۔ سی ایف ڈی کی بنیاد پر ، الٹراسونک سگنل کے پھیلاؤ اور عکاسی کی نقالی کے لئے صوتی تجزیہ کیا جاتا ہے۔ اس کو مکمل کرنے کے لئے صوتی نقلی سافٹ ویئر (جیسے COMSOL ملٹی فزکس میں صوتی ماڈیول) استعمال کیا جاسکتا ہے۔ الٹراسونک سینسر ڈھانچے کا محدود عنصر تجزیہ (ایف ای اے) مختلف شرائط کے تحت اس کی کارکردگی کو سمجھنے کے لئے کیا جاتا ہے۔ ایف ای اے پیمائش کے نتائج پر تھرمل توسیع ، کمپن وغیرہ کے اثرات کا تجزیہ کرنے میں مدد کرتا ہے۔ الٹراسونک ٹرانسمیشن پر اس کے اثر کا اندازہ کرنے کے لئے نقالی میں سینسر اور پائپ لائن کے مابین رابطے پر غور کیا جاتا ہے۔

لیبارٹری کی توثیق اور اصلاح

لیبارٹری میں ، بہاؤ کی پیمائش کے لئے ایک فلو ٹیسٹ بینچ کا استعمال کیا جاتا ہے ، اور نقلی ماڈل کی درستگی کی تصدیق کے لئے نتائج کا تخروپن کے نتائج کے ساتھ موازنہ کیا جاتا ہے۔ پیشن گوئی کی درستگی کو بہتر بنانے کے ل the نقلی ماڈل کے پیرامیٹرز تجرباتی نتائج کی بنیاد پر ایڈجسٹ کیے جاتے ہیں۔ نقلی کے ذریعے ، سینسر کی پوزیشن ، حقیقت کا ڈیزائن ، اور تنصیب کا طریقہ پیمائش کی درستگی اور استحکام کو بہتر بنانے کے لئے بہتر بنایا گیا ہے۔ مناسب مندرجہ ذیلالٹراسونک فلو میٹر تنصیب کے رہنما خطوط پر کلیمپ کریںاس اصلاح کے عمل کے دوران بہت ضروری ہے ، کیونکہ غلط تنصیب پیمائش کی درستگی کو نمایاں طور پر متاثر کرسکتی ہے۔ فلو میٹر کی کارکردگی پر ان کے اثرات کا اندازہ کرنے کے لئے نقلی شکل میں مختلف غلطی کی شرائط (جیسے بلبلوں ، ٹھوس ذرات) کی نقالی کی جاتی ہے۔ تجرباتی عمل کے دوران ، سیال کی جسمانی خصوصیات (جیسے درجہ حرارت اور دباؤ) پر غور کرنے کی ضرورت ہے ، کیونکہ یہ خصوصیات الٹراسونک لہر کے پھیلاؤ کی رفتار کو متاثر کرتی ہیں۔ اس کے علاوہ ، حقیقی ماحول میں شور اور مداخلت الٹراسونک سگنل کے معیار کو متاثر کرسکتی ہے ، جس میں نقالی اور تجربات کے ذریعہ سگنل پروسیسنگ الگورتھم کی اصلاح کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔

COMSOL ملٹی فزکس نقلی تجزیہ

ماڈل کی تعمیر اور نقلی تجزیہ کی مثال کے طور پر کومسل ملٹی فزکس 5.6 سافٹ ویئر کو لے کر ، نقالی مختلف زاویوں ، پائپ لائن مواد ، پائپ قطر ، الٹراسونک تعدد ، اور الٹراسونک لہر کے پھیلاؤ پر تنصیب کے طریقوں کے اثرات کا تجزیہ کرسکتی ہے۔ الٹراسونک بہاؤ کی پیمائش کے ماڈل کا اسکیمیٹک آریگرام شکل 3.6 میں دکھایا گیا ہے۔ تھری ڈی ماڈل حل کی کمپیوٹیشنل کارکردگی کو بہتر بنانے کے ل we ، ہم عام طور پر پورے ماڈل کی نمائندگی کرنے کے لئے نصف چینل کی نقالی کرنے کے لئے توازن کا استعمال کرتے ہیں۔ ماڈل کی تعمیر کے عمل کے دوران ، الٹراسونک اضطراب زاویہ پر مختلف پائپ لائن مواد کے اثر و رسوخ پر غور کیا جانا چاہئے ، اسی طرح مختلف پائپ قطر کے تحت نصب دو ٹرانس ڈوسروں کے لئے مختلف افقی نقل مکانی کے فاصلے پر بھی غور کیا جانا چاہئے۔

Schematic Diagram of Ultrasonic Flow Measurement Model Construction

اعداد و شمار 3.6 الٹراسونک بہاؤ پیمائش ماڈل کی تعمیر کا اسکیمیٹک ڈایاگرام

ٹرانس ڈوزر انسٹالیشن کے طریقے

مختلف پائپ قطروں کی پیمائش کے لئے عمومی ضروریات کو پورا کرنے کے لئے ، الٹراسونک ٹرانس ڈوسیسرز کی مختلف ورکنگ فریکوئنسی اور الٹراسونک بہاؤ کی پیمائش میں مختلف ٹرانس ڈوزر تنصیب کے طریقوں کا استعمال کیا جانا چاہئے۔قسم کے الٹراسونک فلو میٹر پر کلیمپ کریںاس سلسلے میں خاص فوائد کی پیش کش کرتے ہیں ، کیونکہ یہ پائپ کاٹنے یا عمل کو بند کرنے کی ضرورت کے بغیر غیر - ناگوار تنصیب کی اجازت دیتا ہے۔ عام تنصیب کے طریقوں میں v - شکل ، z - شکل ، n - شکل ، اور W - شکل شامل ہیں۔ الٹراسونک لہر کے پھیلاؤ کے اشاروں پر مختلف ٹرانس ڈوزر تنصیب کے طریقوں کے اثرات کا مطالعہ کرنے کے لئے ، اس سے متعلقہ تحقیق کرنا ضروری ہے۔ اس مضمون میں بنیادی طور پر زیڈ - شکل ٹرانس ڈوزر انسٹالیشن کا طریقہ ماڈلنگ تخروپن کا مظاہرے کی مثال کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔

متضاد گیلرکن کا طریقہ اور گرڈ ڈویژن

COMSOL ملٹی فزکس 5.6 میں ، "کنویکشن مساوات ، ٹائم ڈومین واضح" انٹرفیس ماڈیول استعمال کیا جاتا ہے ، اور پہلے سے طے شدہ طور پر ، یہ کوارٹک افعال کے ساتھ فارمولے کا حصہ بنتا ہے۔ لہر کے مسائل کو حل کرنے کے لئے ، متضاد گیلرکن کا طریقہ ایک موثر طریقہ ثابت ہوا ہے۔ متنازعہ گیلرکن طریقہ بڑے ماڈلز میں گرڈ ڈویژن کے مسئلے کو آسان بناتا ہے ، جس سے آدھے - طول موج کے سائز کے ساتھ مفت ٹیٹراہیڈرل گرڈ کے استعمال کی اجازت ملتی ہے ، اور آخر میں پورے ماڈل کو حل کیا جاتا ہے۔ اصل گرڈ ڈویژن میں ، ہم عام طور پر گرڈ عنصر کے سائز کو آدھی طول موج کے درمیان کسی بھی قدر اور دو - کے درمیان ایک طول موج کے تہائی حصے کو مناسب مقامی قرارداد حاصل کرنے کے ل set مرتب کرتے ہیں۔ وقت کا استعمال کرتے وقت - ڈومین کو واضح حل کرنے والا ، اندرونی وقت کے مرحلے کے سائز کو COMSOL سافٹ ویئر کے ذریعہ سختی سے کنٹرول کیا جاتا ہے ، لہذا ماڈل میں سب سے چھوٹا گرڈ عنصر وقت کے مرحلے کو کنٹرول کرتا ہے۔ جب مفت ٹیٹراہیڈرل گرڈ عناصر ترتیب دیتے ہیں تو ، زیادہ سے زیادہ اور کم سے کم عنصر کے سائز کو کنٹرول کرنا ضروری ہے۔ COMSOL ملٹی فزکس 5.6 میں ، "کنویکشن مساوات" وقت - ڈومین واضح انٹرفیس کے لئے ، اندرونی وقت کا مرحلہ خود بخود گرڈ کی تطہیر کی سطح اور جسمانی خصوصیات کی بنیاد پر منتخب ہوجاتا ہے۔ اعداد و شمار 3.7 Z - شکل کی تنصیب کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے پس منظر کے بہاؤ کی رفتار اور صوتیوں کے مطالعہ کے لئے گرڈ ڈویژن کو ظاہر کرتا ہے۔

Grid Division for Studying Background Flow Velocity and Acoustics at Different Times

(a) پس منظر کے بہاؤ کی رفتار (b) صوتی

اعداد و شمار 3.7 مختلف اوقات میں پس منظر کے بہاؤ کی رفتار اور صوتیوں کے مطالعہ کے لئے گرڈ ڈویژن

جسمانی فیلڈ کنفیگریشن

ماڈل کی تعمیر کے بعد ، جسمانی شعبوں کو ترتیب دینے کی ضرورت ہے۔ پائپ لائن میں مائع ڈومین کو لیمنار یا ہنگامہ خیز بہاؤ جسمانی فیلڈ کے طور پر ترتیب دیا گیا ہے تاکہ اصل استعمال کے دوران پائپ لائن میں موجود سیال کی تقلید کی جاسکے۔ پائپ لائن میں مائع ڈومین ، پائپ لائن ، اور پائپ لائن کے دونوں اطراف ٹرانس ڈوسیسرز الٹراسونک لہروں کے پھیلاؤ کی تقلید کے لئے "کنویکشن مساوات ، ٹائم ڈومین واضح" جسمانی فیلڈ کے طور پر مرتب کیے گئے ہیں۔ "کنویکشن مساوات ، ٹائم ڈومین واضح" جسمانی فیلڈ سیٹ اپ میں ، پائپ لائن کے سروں کو حساب کتاب کو چھوٹا کرنے کے لئے رکاوٹ کی حدود کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ لیمینار یا ہنگامہ خیز نقالی میں ، سیال کا inlet بائیں طرف ہے ، اور سیال کی دکان دائیں طرف ہے۔ aپٹا آنالٹراسونک فلو میٹرکنفیگریشن پائپ لائن کے نیچے کی طرف نصب الٹراسونک ٹرانسمیٹر کے ساتھ قائم کی گئی ہے ، اور ایک وصول کنندہ اوپر کی طرف نصب ہے۔ الٹراسونک لہروں کو خارج کرنے کے لئے ٹرانسمیٹر کے اختتام پر ایک عام رفتار کا اطلاق ہوتا ہے۔

فلوڈ اسٹیٹ ماڈلنگ اور تجزیہ

جب الٹراسونک بہاؤ کی پیمائش کے نقوش کے لئے COMSOL ملٹی فزکس 5.6 سافٹ ویئر کا استعمال کرتے وقت ، پائپ لائن میں موجود سیال کی حالت کو پہلے ماڈلنگ اور تجزیہ کرنے کی ضرورت ہے۔ مثال کے طور پر 15 ملی میٹر کے بیرونی قطر اور 0.75 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی کے ساتھ پیویسی پائپ لینا ، لیمنار اور ہنگامہ خیز نقوش انجام دیئے گئے۔ یہ نقالی کس طرح سمجھنے کے لئے ضروری ہیںفلو میٹر پر الٹراسونک پٹامختلف بہاؤ کے حالات میں کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے۔ جسمانی فیلڈ سیٹ اپ کے لئے لیمینر فلو تخروپن کومسل ملٹی فزکس 5.6 میں "لامینر فلو" ماڈیول کا استعمال کرتا ہے ، اور ہنگامہ خیز بہاؤ تخروپن "ہنگامہ خیز بہاؤ ، K - re" ماڈیول کا استعمال کرتا ہے۔ اعداد و شمار 3.8 لیمینار اور ہنگامہ خیز حالات کے تحت پس منظر کے بہاؤ کی رفتار کی شدت کو ظاہر کرتا ہے۔

شکل 3.8 سے ، یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ لیمینر بہاؤ کے حالات کے تحت ، پائپ لائن کے ہر حصے میں بہاؤ کی رفتار تقریبا یکساں ہے ، جو پس منظر کے سیال کی اوسط بہاؤ کی رفتار کے قریب ہے۔ آریھ کے مطابق ، پائپ لائن کے بیچ میں گہرا رنگ زیادہ بہاؤ کی رفتار کی نشاندہی کرتا ہے۔

Magnitude of Background Flow Velocity Under Different Fluid States

(a) لیمینر بہاؤ (b) ہنگامہ خیز بہاؤ

اعداد و شمار 3.8 مختلف سیال ریاستوں کے تحت پس منظر کے بہاؤ کی رفتار کی شدت

پس منظر کے بہاؤ کی رفتار کا تجزیہ

پائپ لائن کے ہر حصے میں بہاؤ کی رفتار کو زیادہ واضح طور پر ظاہر کرنے کے لئے ، پس منظر کے بہاؤ کی رفتار کے منحنی خطوط کو پلاٹ کرنے کے لئے پائپ لائن کے ایک حصے کا انتخاب کیا گیا تھا۔ اعداد و شمار 3.9 لیمینار اور ہنگامہ خیز بہاؤ کے حالات کے تحت پس منظر کے بہاؤ کی رفتار کے منحنی خطوط کو ظاہر کرتا ہے۔

پیویسی پائپ کے لئے جس میں بیرونی قطر 15 ملی میٹر اور 0.75 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی ہے ، نقلی تجزیہ کیا گیا۔ "لیمینر فلو" ماڈیول کا استعمال کرتے ہوئے نقلی نتائج کو شکل 3.9 (a) میں دکھایا گیا ہے۔ یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ لیمینر بہاؤ کی حالت میں ، بہاؤ کی رفتار کی منتقلی صرف پائپ سطح پر 5 ملی میٹر کی حد کے اندر واقع ہوتی ہے ، جبکہ دیگر مقامات پر بہاؤ کی رفتار تقریبا 10 10 میٹر/سیکنڈ ہوتی ہے ، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ پائپ رگڑ کی وجہ سے سیال کے تجربات پائپ کی دیوار کے قریب بہتے ہیں۔ اس کے برعکس ، "ہنگامہ خیز بہاؤ ، K - ω" ماڈیول کا استعمال کرتے ہوئے نقلی نتائج کو شکل 3.9 (b) میں دکھایا گیا ہے۔ یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ اوسطا بہاؤ کی رفتار 10 میٹر/سیکنڈ کی حالت میں ، پائپ کی دیوار کے قریب بہاؤ کی رفتار تقریبا 4.5 میٹر/سیکنڈ ہے ، اور پائپ لائن کے بیچ میں بہاؤ کی رفتار تقریبا 12.2 میٹر/سیکنڈ تک پہنچ سکتی ہے ، جس میں بہاؤ کی رفتار کی تقسیم پیرابولک شکل تشکیل دیتی ہے۔

Laminar Flow