جریان‌سنج فراصوتی با مبدل‌های پیزوالکتریک: جفت‌شدگی بین FEM و DG

Ultrasonic Flowmeter with Piezoelectric Transducers: Coupling between FEM and DG

جریان‌سنج‌های فراصوتی با ارسال یک سیگنال فراصوتی در جریان با زاویۀ مورب، سرعت یک سیال جاری در لوله را تعیین می‌کنند. در صورت وجود جریان، زمان انتقال بین فرستنده و گیرنده برای سیگنال‌هایی که در جهت‌های بالادست و پایین‌دست ارسال می‌شوند، یکسان است. در غیر این صورت، موجی که در پایین‌دست حرکت می‌کند، سریع‌تر از آن که در بالادست حرکت می‌کند، می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد تا جریان را مشخص کند. در بسیاری از موارد، مبدل‌های پیزوالکتریک برای ارسال و دریافت موج فراصوت استفاده می‌شوند.

این مدل آموزشی نحوۀ شبیه‌سازی یک جریان‌سنج فراصوتی با مبدل‌های پیزوالکتریک را در مورد ساده شدۀ بدون جریان نشان می‌دهد. روش المان محدود (FEM) برای مدل‌سازی مبدل‌های پیزوالکتریک استفاده می‌شود؛ در حالی که مدل‌سازی انتشار موج فراصوت بر اساس روش گالرکین ناپیوسته (DG) است. کل مدل به دو زیرمدل تقسیم می‌شود. برای ارسال موج از فرستنده، از یک جفت‌کنندۀ تک‌مسیرۀ FEM به DG استفاده می‌شود؛ در حالی که از یک جفت‌کنندۀ تک‌مسیرۀ DG به FEM برای شبیه‌سازی گیرنده استفاده می‌شود.