توسعه مدل‌ دبی سنج الکترومغناطیسی با بهر‌ه ‌گیری از الگوی ترکیبی مبتنی بر نتایج شبیه ‌سازی عددی و روش‌ تخمین داده ‌ها

دبی سنج‌ های‌ الکترومغناطیسی دستگاه ‌هایی با دقت بالا هستند که می ‌توانند برای اندازه ‌گیری جریان سیال در سیستم ‌های مهندسی از جمله شبکه ‌های آب‌ رسانی شهری بکار روند. در این پژوهش از مدل ‌سازی دبی‌ سنج الکترومغناطیسی با بهر‌ه‌ گیری از الگوی ترکیبی مبتنی بر داده‌ های شبیه ‌سازی عددی و روش‌ های برازش داده برای لوله‌ ای به قطر 100 میلی‌ متر و طول 800 میلی ‌متر در حالت جریان‌ آشفته استفاده ‌شده است. مدل عددی از شبیه ‌سازی سه‌ بعدی با ایجاد میدان مغناطیسی در مرکز هندسه و اندازه‌ گیری دبی سیال با استفاده از قانون فارادی و معادلات ماکسول بهره گرفته ‌است. در واقع فیزیک مسئله به این‌ گونه است که برای اندازه‌ گیری دبی سیال یک میدان مغناطیسی در مرکز هندسه که محل قرارگیری القاء کننده‌ های الکترومغناطیسی است ایجاد شد. با عبور سیال که حاوی هدایت الکتریکی است، شدت القای الکترومغناطیسی در آن مقطع به دست آمد و با استفاده از این داده‌ ها مقدار سرعت و دبی جریان محاسبه شد. بدین منظور شبیه ‌سازی جریان تحت اثر شدت الکترومغناطیسی به ازای مقادیر 0/01 ، 0/03 و 0/05 (تسلا) انجام شده تا مناسب ترین شدت به دست آید. نتایج حاصل شده نشان می‌ دهند تا شدت 0/03، میدان مغناطیسی در ساختار جریان تاثیر چندانی ندارد. به‌ منظور توسعه مدل جایگزین دبی ‌سنج الکترومغناطیسی از روش تخمین سرعت متوسط ورودی مبتنی بر اطلاعات داده ‌های شبیه‌ سازی عددی بهره گرفته ‌شده است. ابتدا برای تعدادی فشار مشخص (اختلاف فشار) شدت میدان در موقعیت حسگرها به دست آمد، سپس با استفاده از این مقادیر سرعت متوسط ورودی با استفاده از نرم‌ افزار به‌دست‌ آمده است. به روش داده ‌کاوی شدت مغناطیسی جدید و متفاوت از مقادیر بکار رفته حاصل شد. به ‌منظور اطمینان از صحت نتایج، داده ‌های حاصل با مقادیر محاسبه ‌شده از نرم ‌افزار، مقایسه شده‌ اند.

development of electromagnetic flowmeters model using a hybrid approach based on numerical simulation results and data estimation method

electromagnetic flowmeters are high-precision devices that can be used to measure fluid flow in engineering systems, including municipal water supply networks. in this research, electromagnetic flowmeter modeling has been used which is a hybrid model based on numerical simulation results of turbulent flow and data estimation method for a pipe with a diameter of 100mm and a length of 800mm. the numerical model is built using three-dimensional simulation framework by creating a magnetic field in the center of the geometry and measuring the volume flow rate using faraday law and maxwell equations. in fact, the physics of the problem is such that to measure the flow rate of a fluid, a magnetic field was created in the center of the geometry where the electromagnetic inductors are located. by moving the fluid that has electrical conductivity, the intensity of electromagnetic induction was obtained at that point and the amount of velocity and flow rate was calculated using these data. for this purpose, current simulation under the effect of electromagnetic intensity was performed for the values of 0.01, 0.03 and 0.05 (tesla) to obtain the most appropriate intensity. the results show that up to an intensity of 0.03, the magnetic field has little effect on the structure of the flow field. in order to develop an alternative model of electromagnetic flowmeter, the method of estimating the inlet average velocity based on information from numerical simulation data has been used. first, for a certain number of pressures (pressure differences), the magnetic field intensity in the position of the sensors was obtained then using these values, the inlet average velocity using direct numerical simulation was calculated. a new magnetic intensity different from the values ​​used was obtained by data mining method. in order to ensure the accuracy of the results, the obtained data were compared with the calculated values ​​of the software.