气体超声流量计是目前气体流量计量中应用最广泛的仪表,具有测量精度高、非接触测量、压损小等优点。出于满足天然气贸易交接等对流量计量准确度水平的要求,气体超声流量计多采用多声道配置以适应复杂流场或不规则流动带来的挑战。多声道超声流量计结构复杂,增加声道数会带来使用成本上升,相应的流量积分算法也更为复杂的问题。针对相关问题,以提高低声道数超声流量计的准确度水平为目标,在传统超声流量计的基础上设计了一种具有收缩流动结构的低声道数超声流量计。主要研究内容如下:1、对影响气体超声流量计测量准确度的因素进行调研,发现基于收缩结构的收缩流场可以满足超声流量计流量测量的需求,提出了基于收缩结构的气体超声流量测量的设想。2、数值模拟研究了渐缩管中收缩流动的流场特征,发现在管道流场中该流场流速分布较为理想,且随着收缩比或初始流速的增大,流场品质增强。针对研究成果,确定了渐缩管结构的几何参数、超声传感器的安装方式以及匹配于该流场的流速修正模型。3、基于数值模拟的结果,建立负压法的气体超声流量测量实验装置,通过实流实验比较不同结构和配置的气体超声流量计的测量结果,发现单声道收缩结构超声流量计的准确度水平显著优于传统单声道气体超声流量计,与传统双声道气体超声流量计的准确度水平相当。实验结果初步验证了通过收缩结构实现声道稀疏化方法的可行性。此外,以工程中常见的弯管作为研究对象,以流场径向流速与流场非对称系数作为流场评价指标,研究渐缩管对弯头流场的控制效果。结果表明:相比于传统直管道,渐缩管对复杂流场的适应性更好,流场更为稳定。4、利用计算流体力学的方式,建立了与实验条件相同的三维仿真模型,分析传感器侵入安装对流场的影响。同时推出更符合实际流场的收缩修正模型,对气体超声流量测量流量进行二次修正。