题目：电磁流量计传感器的建模与优化设计

电磁流量计是用来测量导电液体体积流量的仪表。由于其独特的优点，电磁流量计目前已广泛地被应用于工业过程中各种导电液体的流量测量。本文着重研究了电磁流量计传感器的建模与基于权重函数和对非轴对称流测量偏差最小的励磁线圈优化设计。在深入理解权重函数在电磁流量计中的应用后，根据实际情况，利用有限元仿真工具，针对DN1000mm和DN150mm管径的传感器建立3D模型，对励磁线圈的轴向宽度和圆周包角进行了优化设计，使之能够产生尽可能符合权重函数倒数的磁场分布，从而减小流速分布对电磁流量计测量的影响。文章还对励磁线圈的轴向长度，径向厚度和轴向高度对励磁线圈产生磁场的影响做了仿真分析并得出径向厚度和轴向高度影响较小的结论。文章利用有限元软件做了流速分布的仿真计算，得到在不同倾斜角度的弯管后不同位置的流速面分布图。结果表明大管径下难以保证前直管段有足够的长度使流型充分发展为轴对称流，因此出现流体偏心现象而对测量产生影响，说明了优化励磁线圈几何参数使之产生符合权重函数倒数的磁场分布，减小测量误差的重要性。文章还根据优化时的有限元计算思想，提出了利用有限元仿真数值计算技术，通过尽可能精确的CAD建模，合适的有限元网格划分和求解计算，得到测量管段内三维磁场的分布情况，再用二次转换得到最终满足干标定要求的电磁流量计干标定方法。最后通过实验证明了优化后的DN150mm传感器测量相同流量的轴对称流和非轴对称流时的偏差比优化前的商用成品表要小，验证了优化方法的正确性。