层流、湍流和过渡区流态描述了流体三种不同的流动状态。在流动机理尚不明朗的今天，广义过渡区流动特性研究对于进一步揭示流动和转捩的机理，以及增强人们对流体力学的认识有重要的理论意义。从实际生产和生活角度讲，掌握广义过渡区流体流动规律是保证热工仪表精密工作的前提，因此，研究过渡区的流动规律也具有非常重要的工程意义。从超声波流量计工作原理上讲，超声波流量计的计量精度决定于圆管面．线平均速度关系（k系数）。本文采用实验和直接数值模拟(DNS)的方法，对常见的两种不同结构的超声波流量计内部水流特性进行了研究，并给出了相关规律。具体有:　　 建立了圆管内DNS计算方法，对圆管内雷诺数为5300的流动进行了计算，并将DNS计算的结果和已有LES模型计算的结果以及经典实验数据对比，对比发现:在此雷诺数下，DNS结果优于LES计算结果。而对于雷诺数低于5300的流动，LES模型已不太适用该区间的计算，此时DNS体现了更大的优越性。　　 采用DNS的方法计算了Re=3600，4000，7000，12000等雷诺数下圆管内的流动工况，并使用统计时均值计算自定义的k系数。针对某一入射角度，给出了以PIV实验结果为基准而计算得到的相对偏差，发现DNS计算结果与PIV实验的结果偏差很小。　　 利用PIV系统，在DN40透明有机玻璃圆管中对广义过渡区流动进行了实验研究。在Re为5300左右，本文PIV实验结果与经典实验结果吻合，并且在2000≤Re≤2400范围内的实验结果和层流流动的理论解相近。随着Re的增长，速度剖面分布图由层流的抛物线形逐渐转变为充分发展湍流的对数曲线形。这些说明本文的实验数据是可信的，而且实验范围包括了完整的过渡区流态。　　 采用以面．线速度之商定义的k系数作为衡量流速特性的参数，分别针对U型和V型两种路径的超声波流量计，利用实验数据重点研究了圆管中不同水平路径和倾斜45°路径上的流速特性关系，并给出管道中心水平路径下k系数随着雷诺数变化规律曲线的拟合公式。