超声流量计作为新兴的流量测量仪表,在近十几年发展迅速。超声流量计中很重要的一类是基于时差法原理。时差法超声流量计通过检测流体流动对超声波束的作用来获得流体的流速或流量。因此,对于气体超声流量计,不可回避的问题是气体流动与超声波传播的相互作用。深入分析流声耦合的机理及相关问题,对于改善气体超声流量计的性能具有很重要的指导意义。为此,以气体超声波流量计的流声耦合为主要内容,揭示超声波在流动气体介质中的传播规律。同时对流声耦合相关的声源形成、换能器特征、传播介质特性等重要问题进行研究。主要工作如下:为研究声源形成、声场特征的影响因素,也为验证仿真准确度,进行了点源组合的声场特征研究。设计有限元方案,得到了复杂多变的点源组合辐射声场。用点源和活塞声源,针对不同参数的气体介质,比较了单和多因素作用时的声场。研究了常被忽视的真实超声换能器与经典换能器之间的异同。用激光测振、传声器测声和有限元方法,进行了换能器表面振动与声场特征的实验和仿真。综合比较了换能器的辐射面振速和声场声压分布。深化和拓展了最新研究,更接近了真实工况。将计算流体力学与波动声学相结合,分析换能器位置的漩涡引起的流速剖面变异,以及对声传播特征、接收特征和流量计性能的影响。进一步发展了流量计的流声耦合机理研究。增加了射线声学,组成了新混合方案。综合分析了流场型态对射线传播、接收轨迹、声压分布和仪表性能的影响。新混合方案使流声耦合机理的分析更透彻。将流量计的工作过程分两个阶段。在流声耦合阶段,针对厂家产品的几何结构和使用因素,分析得到了声压值的主要影响因素。在声-力-电多场耦合阶段,实现了流量计的多场耦合仿真。