בעת שימוש-של-זמן טיסהמד זרימה קוליכדי למדוד את קצב הזרימה, יש צורך לדעת את המהירות הממוצעת של הגז הזורם דרך הצינור. באופן אידיאלי, מד הזרימה האולטראסוני מודד בו-זמנית את מהירות הנוזל במספר אינסופי של נקודות לאורך חתך הצינור-, ולאחר מכן מחשב את המהירות הממוצעת המשוקללת כדי לקבל את המהירות הממוצעת של הנוזל בתוך הצינור. עקרון מדידה זה מניח שהנוזל בצינור פועל בתנאי זרימה אידיאליים. תוצאות ניסוי מראות שבסביבת שדה זרימה טובה, דיוק המדידה של מד זרימה אולטרה-סוני ערוץ- יחיד יכול להגיע ל-0.5%.
עם זאת, אם מד הזרימה האולטראסוני החד-ערוץ- מותקן 19D במורד עיקול בודד של 90 מעלות, שגיאת המדידה תעלה על 4%; אם מותקן 78D במורד הזרם, שגיאת המדידה יכולה להגיע ל-2% עד 2.2%. ניסויים אלה מוכיחים שלשינויים בשדה הזרימה הלא-אידיאלי יש השפעה משמעותית על דיוק המדידה. אפילו עם מספר ערוצים מסודרים בצינור מדידת הזרימה האולטרסאונדית כדי לקבל מידע על מהירות על פני כל חתך הזרימה, מידע על מהירות לא שלם עדיין קיים, והפערים יישארו בין התוצאה הנמדדת לבין המהירות בפועל. ההבדל קטן, אבל דיוק המדידה טוב בהרבה מזה של מד זרימה אולטראסוני ערוץ-יחיד. ספר זה לוקח גם את שיטת המדידה הרב-ערוצית-כתוכן המחקר לפתרון בעיה זו. לכן, בתהליך של פיתוח מדי זרימה על-קוליים ושימוש במד-זרימה בפועל, יש לשים לב להשפעת מיקום ההתקנה על שדה הזרימה בפועל, ולנסות להבטיח שניתן יהיה לפתח את הנוזל בצינור במלואו כאשר יגיע לכניסת מד הזרימה.
מכיוון שמצב הזרימה קובע את דיוק המדידה והמדידה של מדי זרימה קוליים, ומצב הזרימה תלוי בגורמים רבים, יש צורך לשקול היטב האם תנאי המדידה עומדים בדרישות התכנון בעת פיתוח ושימוש במדי זרימה קוליים [21]. תנאי ההתקנה המומלצים הם שאורך הצינור הישר במעלה הזרם של מד הזרימה האולטראסוני לא יפחת מ-10D ואורך הצינור הישר במורד הזרם לא יפחת מ-5D.
הנוכחות של השפעות התקנה מקשה על זרימת נוזלים יציבה. בפריסת צינור ישר עם זרימה מפותחת במלואה, ניתן לייצג את פרופיל המהירות והתפלגות על ידי נוסחאות אמפיריות. לכן, כל עוד תנאי ההתקנה מובטחים, ניתן לעמוד בדרישות דיוק המדידה של מדי זרימה קוליים בקלות, בין אם במעבדה ובין אם בשדה ממשי דומה. עם זאת, במסגרות תעשייתיות, קיימים גורמי הפרעה שונים, ושגיאת המדידה בפועל של מדי זרימה קוליים תהיה גדולה יותר משגיאת המדידה המדורגת! הערך הנמדד של המהירות הממוצעת של פני השטח V או V בתעלת הצינור והערך המחושב של המהירות הממוצעת V a בצינור הם שניהם בעלי אי ודאות מדידה. מערבולת מתייחסת לאי הוודאות במדידה של Va או V. למרות שניתן להשתמש במקדם תיקון מהירות K כדי לתקן את המהירות הממוצעת בצינור, הפער בין הזרימה בפועל ותנאי התכנון יציג שגיאות מדידה משמעותיות. אוגנים מרותכים, בליטות אוגן ליד מיקום התקנת המתמר האולטראסוני, ומשאבות ושסתומים המותקנים במעלה הזרם הם כולם גורמי הפרעה בשדה הזרימה, הגורמים לשינויים משמעותיים בפרופיל המהירות וכתוצאה מכך לשגיאות גדולות במקדם תיקון המהירות, ובכך לא עומדים ביעדי התכנון ובדרישות התכנון.
מרכיב המהירות הרדיאלית הקיים במערבולת הוא הגורם המשפיע החשוב ביותר במדידת זרימה קולית. הסיבה העיקרית למרכיב המהירות הרדיאלית היא הזרימה המשנית הנגרמת מהעיקול בצינור. כאשר הנוזל בצינור זורם בתנאי כיפוף, מצב הזרימה נמצא במצב לא יציב בגלל הכוח הצנטריפוגלי. בעיית חוסר יציבות זו נקראת בעיית יציבות דין [91]. העיקול הגורם לבעיית היציבות של דין מוצג באיור 2.5. הזרימה הצירית בצינור נקראת זרימה ראשונית, והזרימה הרדיאלית שנוצרת בעיקול נקראת זרימה משנית. הסיבה לזרימה המשנית היא שהעקמומיות של הצדדים הפנימיים והחיצוניים של העיקול שונה. כאשר המיקרו-אלמנטים הנוזליים נעים פנימה, הכוח הצנטריפוגלי פועל על חתך הצינור ויוצר שדה כוח. שדה הכוח הזה יניע את המיקרו{10}}אלמנטים הנוזליים לייצר תנועה רדיאלית. עוצמת הזרימה המשנית יכולה להיות מיוצגת על ידי מספר הדיקן D, כלומר:
בנוסחה: Vאוםהיא מהירות הזרימה הממוצעת בין שני הקירות; D הוא הקוטר הפנימי של הצינור; u היא הצמיגות הקינמטית; ו-R הוא רדיוס כיפוף הצינור. ככל שמהירות הזרימה מהירה יותר, רדיוס הכיפוף R בצינור קטן יותר, ועוצמת הזרימה המשנית שנוצרת גדולה יותר.
השפעת אפקט ההתקנה ושגיאה גיאומטרית של בית המכשיר
בין הגורמים השונים המשפיעים על שגיאת המדידה של מדי זרימה קוליים, החשובים ביותר הם אפקט התקנת שדה הזרימה ועיכוב האות. במהלך הפיתוח והשימוש, גורמים כמו קוטר הצינור וזווית אזימוט ההתקנה משפיעים גם הם על דיוק מדידת הזרימה. בסביבות תעשייתיות ממשיות, בשל אפקט ההתקנה, זרימת הנוזלים לעיתים רחוקות היא יציבה, ותנודות שונות קיימות בהכרח בשדה הזרימה. תנודות אלו משפיעות על דיוק מדידת הזרימה, כפי שניתח בעבר.
במהלך תהליך המדידה, הנתיב האולטראסוני ושטח החתך-של מעטפת הצינור של מד הזרימה האולטראסוני חייבים להישאר קבועים. שינויים בטמפרטורה ובמתח יגרמו לשינויים מתאימים בחתך-הצינור, שיובילו לשינויים בחלוקת מהירות הנוזל וכתוצאה מכך למדידת מהירות לא מדויקת. שגיאת המדידה עומדת ביחס ישר לשגיאה בשטח החתך- של הצינור. זה נכון במיוחד עבור מדיה גזית דחיסה, שבה ההשפעות של שינויי טמפרטורה ומתח חמורות אף יותר.
במהלך תהליך הפיתוח, קשה לסדר את המתמרים לפי קוטר הצינור בפועל באתר. עם זאת, אם לא ניתן להתקין את המתמרים האולטראסוניים במדויק בהתאם למיקום הקוטר, יושפע גם הדיוק של מדידת הזרימה. שגיאת המיקום של המתמר משפיעה בעיקר על נתיב ההתפשטות L של הגל האולטראסוני. בנוסף לקושי בקביעת מיקום ההתקנה של המתמר במהלך תהליך הפיתוח, השפעת ההתרחבות וההתכווצות התרמית של מעטפת צינור המדידה בשינויי טמפרטורה תגרום גם לעקירה קלה של מרחק המתמר, ובכך תגרום לשגיאת המיקום של המתמר. כאשר יש משקעים על פני השטח הפנימי של דופן הצינור של מד הזרימה האולטראסוני, שטח החתך -של הצינור הופך קטן יותר, וכתוצאה מכך עלייה במהירות הנוזל, מה שיגרום גם לשגיאת המדידה של ערך מדידת הזרימה. הפניה [96] מראה שבמד זרימה קולי בקוטר 300 מ"מ, אם מוצמדים משקעים בעובי 0.4 מ"מ למשטח הפנימי של הצינור, זה יביא ±0.51% טעות מדידה למד הזרימה האולטראסוני.
