电磁式流体测量理论与方法(基于调和矢量场与网络建模)(精)

本书介绍基于调和矢量场与网络建模的电磁式流体测量理论与方法。全书共分为8章，主要内容涉及基于调和矢量场与网络建模的场分布计算理论、非满管直匀流的定常流场分布理论、长弧形电极结构的电磁式非满管流体测量、非绝缘测量管结构的电磁式非满管测量、单点与接地电极结构的电磁式非满管测量、多维模型下非理想电磁式流体测量性能差异等。本书汇集了作者在电磁式流体测量领域中的理论成果与方法积累，可供从事流体测量领域的研究人员以及仪器仪表研发相关的工程技术人员参考。

尹仕熠，工学博士后，悉尼大学访问学者，现任上海师范大学信息与机电工程学院电气信息系讲师，主要研究方向为智能传感、应用数学、多物理场建模耦合、智能优化算法、机器人控制等，并在《IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT》等国内外传感器与仪器仪表领域中的知名期刊发表论文近十篇。团完成的科研委托项目与科技成果转让项目累计资金已超过1100万。

第1章 研究背景与发展
1.1 研究背景与意义
1.2 流体测量及其电磁式测量方法
1.3 国内外电磁式流体测量历史与现状
1.3.1 电磁式流体测量方法研究
1.3.2 电磁式流体传感器权重函数理论研究
1.3.3 管道流场分布理论研究
1.3.4 当前电磁式流体测量研究中存在的问题
1.4 本书主要内容与章节安排
第2章 电磁式流体测量相关基础理论
2.1 引言
2.2 基本测量原理与测量方程
2.2.1 基本测量原理
2.2.2 测量方程
2.3 电磁式流体传感器的权重函数理论
2.3.1 权重函数的定义与发展
2.3.2 传感器的边界条件及权重函数求解方法
2.3.3 权重函数的分布及其指标
2.4 流体的流动状态及其流场理论
2.4.1 层流与湍流
2.4.2 满管流与非满流
2.4.3 流场计算的经典数学模型
2.5 偏微分方程及其求解方法
2.5.1 偏微分方程与物理模型
2.5.2 偏微分方程的边界条件与求解方法
2.5.3 Comsol仿真平台与有限元计算
2.6 本章小结
第3章 基于调和矢量场与网络建模的场分布计算理论
3.1 引言
3.2 重要矢量场的基本概念及其性质
3.2.1 单连域与复连域
3.2.2 保守场、管形场与调和场
3.3 调和矢量场与物理场的联系及其普适性
3.3.1 调和矢量场的泛定方程与无源无旋的物理场
3.3.2 多物理场的相似性及其等效模拟方法构想
3.4 电磁式流体测量中的调和矢量场计算理论
3.4.1 权重矢量场与调和矢量场
3.4.2 场论背景下的权重函数物理意义
3.4.3 基于调和矢量场的权重函数新计算方法设计思想
3.5 基于网络建模的边界处理方法
3.5.1 基于笛卡尔坐标的网格建模
3.5.2 基于极坐标的网格建模
3.6 针对混合边界条件的拟合函数处理方法
3.7 场分布计算理论之算例验证
3.7.1 经典满管对称流权重函数的理论推导
3.7.2 单电极电磁式流体传感器权重函数的仿真验证
3.8 本章小结
第4章 非满管直匀流的定常流场分布理论
4.1 引言
4.2 非满管直匀流的研究基础与理论建模
4.2.1 研究的前提与坐标系的构建
4.2.2 数理方程的建立与边界条件的确定
4.2.3 模型的验证
4.3 不同液位下的沿管流场分布
4.4 不同液位下的流场发展状态
4.5 不同液位下的流速分布特征
4.6 不同液位下的断水截面流速分布
4.7 本章小结
第5章 长弧形电极结构的电磁式非满管流体测量
5.1 引言
5.2 传感器模型的构造与数理方程的建立
5.3 电极形状与位置对权重函数的影响
5.4 流体液位高度对权重函数的影响
5.5 断水横截面形状对权重函数的影响
5.6 本章小结
第6章 非绝缘测量管结构的电磁式非满管测量
6.1 引言
6.2 传感器模型的实质与数理方程的建立
6.3 传感器算例参数的选择
6.4 不同液位状态下的权重函数分布
6.5 不同液位状态下的权重函数不均匀度
6.6 流体液位对非绝缘管壁边界条件的影响
6.7 本章小结
第7章 单点与接地电极结构的电磁式非满管测量
7.1 引言
7.2 传感器模型的构建与数理方程的建立
7.3 不同液位下的权重函数分布
7.4 不同液位下的权重函数不均匀度
7.5 单电极安装位置偏差所造成的影响
7.6 本章小结
第8章 多维模型下非理想电磁式流体测量性能差异
8.1 引言
8.2 理论背景与研究基础
8.3 小电极包含角情况下的权重函数分布
8.3.1 二维归一化电磁式流体传感器权重函数的解析推导
8.3.2 三维归一化电磁式流体传感器权重函数的解析推导
8.4 大电极包含角情况下的权重函数分布
8.5 模型维度差异对权重函数分布产生的影响
8.6 模型维度差异对传感器性能产生的影响
8.6.1 耦合数据的准备
8.6.2 试验标定及其与计算结果的比对
8.7 本章小结
附录
附录1 验证平台
附录2 关键模块的硬件电路
附录3 实流标定下的验证系统及试验平台
附录4 符号对照表
参考文献
索引
后记