1.三维实体模型的建立与简化
电磁流量计实体模型中不仅包括线圈、线圈架、电极、测量管、绝缘套、空气域、流场域等主要部件,还包括平衡柱体、平衡柱套、电缆插头过线塞座过线塞套等辅助零件。由于辅件对磁场和电极的感应电动势没有影响,同时各个主要部件上都加工有装配特征,且这些特征都对磁场和信号也没有影响,因此为了提高计算效率，可对传感器模型进行简化。简化后的模型包括:1)线圈，如图1a);2)线圈架，如图1b);3)电极,如图1c);4)空气域，如图1d);5)流体域,如图1e);6)测量管域,如图1f)。
笔者在Solidworks中建立了简化的传感器实体模型,然后将其导入强大的网格划分软件HyperMesh中进行布尔运算和网格划分，由于实体模型导入后会丢失体信息，因此模型导入后要重新利用各个实体的面重新生成体。
2.有限元模型的前处理及设置
Ansys在工程领域强大的求解能力众所周知(8],故采用Ansys软件作为电磁场求解软件。由于整个有限元模型中的各个部件都是三维实体,模型尺寸颇大,在进行网格划分时会有大量网格产生,增大计算量,而该模型中除了流体域和电极是计算域外,其他部分都不需要参与计算,因此将线圈、线圈架、电极的网格大小设置为2mm,空气域的网格大小设置为3mm,流体域的网格大小设置为1mm。
有限元网格的质量直接影响计算精度,采用自动网格划分,单元形状为四面体,粗网格和细网格之间过渡并不光滑,因此将流体域和空气域之间的测量管域的网格单元大小设置为2mm。网格划分后,导入Anrsys中进行单元类型、材料、实常数、载荷、边界条件和场路耦合单元设置。线圈用铜线实现,匝数共6500匝,其截面积为2.72×10-4:mm²,体积为1.49×10-5mm3;线圈坐标系单独定义为局部柱坐标系，轴向为正Y方向,其余部件的坐标系使用全局笛卡尔坐标系，轴向为正Y方向。各个部件的材料参数设置见表1。
为了实现电磁流量计励磁方式的可编程，需要把线圈单元耦合到电路,因此建立2个Circu124分别实现独立电压源单元和耦合单元,V;节点的电位定义为0,然后将线圈单元的任意-一个节点定义为耦合单元的K节点以实现耦合,具体如图2所示.
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