针对在不具备直管段安装条件时,如何合理地选取多声道超声流量计的声道数量、测量断面及安装角度,本文从数学建模、误差分析、数值计算仿真与试验分析等方面,对DN400多声道超声流量计在弯管中的适应性进行了综合研究。利用高斯-雅克比数值积分法,给出了试验数据处理与数值仿真的数学模型,并分析了模型误差及横流的影响,提出利用双断面测量可减小横流的影响,并在数值仿真和试验中得到了验证。通过对声道数量、测量断面、安装角度进行数值仿真和试验表明,安装角度对低流速测量影响显著,最佳安装角应为0°;高流速测量应选用双断面,可根据测量精度的要求选用8声道或18声道。仿真结果与试验结果得到了很好的吻合,为进一步指导试验奠定了理论基础。

基于时差式超声流量计测量原理和Gauss-Legendre数值积分方法，建立了多声道超声气体流量计的数学模型．在建模过程中，根据瞬时流速以流速分布函数按面积积分的公式，推导出在弦向声道处的平均流速按声线积分的表达式，然后推导出在弦向声道处的平均流速加权求和的瞬时流速公式；应用Legendre多项式求解出高斯节点值和加权系数，即确定了各个声道的分布位置．以四声道交叉布置方式的超声气体流量计为例，通过Matlab仿真与误差分析，结果表明：在考虑流速分布的影响下，模型的测量误差不大于0．1％，验证了模型的正确性，因而多声道超声气体流量计完全能满足油气、天然气等气体在输送和分配计量中的精度要求．