شبیه‌سازی Cfd عملکرد فلومتر اولتراسونیک زمان‌گذر با سنسور پیزوالکتریک Pzt-5j برای نفت خام سبک، سنگین و متوسط

در پژوهش حاضر، شبیه سازی cfd عملکرد فلومتر اولتراسونیک زمان گذر با سنسور پیزوالکتریک pzt-5j برای نفت خام سبک، سنگین و متوسط با استفاده از معادله موج در مسیر انتشار موج آکوستیک و روش حل المان محدود در شرایط ناپایا مدل سازی و با نرم افزار comsol multiphysics 5.3 انجام شد. نمونه های مختلف نفت خام سبک، سنگین و متوسط در دماهای متفاوت تحت فشار ثابت با استفاده از ابزارهای cfd مدل سازی و شبیه سازی شدند. ماکزیمم ولتاژ دریافتی و سرعت صوت در نمونه ها توسط مدل ارایه شده محاسبه شد. برای ارزیابی دقت مدل ارایه شده، نتایج شبیه سازی با داده های تجربی به دست آمده از کار تجربی پژوهشگران، مورد مقایسه قرار گرفت. میانگین ماکزیمم ولتاژ سیگنال های دریافتی برای فلومتر اولتراسونیک حاوی نمونه های نفت خام سبک، سنگین و متوسط به ترتیب برابر با 0.9491، 1.0115 و 0.9743ولت هستند. اختلاف بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های تجربی برای سرعت صوت در نمونه های نفت خام سبک، سنگین و متوسط حداکثر حدود 0.2336%، 0.4339% و 0.1378% بود. بنابراین می توان با استفاده از مدل ارایه شده، هزینه های سنگین طراحی و بهینه سازی کنتور اولتراسونیک زمان گذر را برای نفت خام کاهش داد.

CFD Simulation of Transit-time Ultrasonic Flowmeter with PZT-5J Piezoelectric Sensor for Light, Heavy, and Medium Crude Oil

In the present study, CFD simulation of Transittime ultrasonic flowmeter with the PZT5J piezoelectric sensor was modeled for light, heavy, and medium crude oil by the wave equation in the acoustic wave propagation path and finite element solving method in the unsteady state and it was implemented, using COMSOL Multiphysics 5.3 software. Different samples of light, heavy, and medium crude oil at different temperatures were modeled and simulated under constant pressure, using CFD tools. voltage and speed of sound in were calculated by the proposed model. To evaluate the accuracy of the proposed model, the simulation results were compared with the empirical data obtained from the experimental work of the researchers. The average values of the maximum voltage of signals for an ultrasonic containing light, heavy, and medium light crude oil samples are 0.9491, 1.0115, and 0.943 v, respectively. The difference between the simulation results and the experimental data for the speed of sound in the light, heavy, and medium crude oil samples was at most about 0.2336%, 0.4339%, and 0.1378%, respectively. Therefore, the high costs of designing and optimizing the transittime ultrasonic flowmeter for crude oil can be reduced, using the proposed model.