金屬管浮子流量計是傳統(tǒng)的變截面流量計。 它具有許多優(yōu)點，例如結(jié)構(gòu)簡單，操作可靠，壓力損失小且穩(wěn)定，流體介質(zhì)速度低。 目前，金屬管浮子流量計的設(shè)計是根據(jù)經(jīng)典的浮子流量公式計算的，其中流量系數(shù)α受浮子形狀和雷諾數(shù)等多種因素的影響，需要進行實驗校準才能確定。  。 這種設(shè)計方法需要大量的實驗，價格昂貴，周期長并且數(shù)據(jù)有限。 為了深入研究金屬管浮子流量計的工作機理，作者采用數(shù)值計算流體力學(xué)方法對金屬管浮子流量計進行了數(shù)值模擬。 通過建立仿真模型，建立了數(shù)值實驗平臺，對金屬管浮子流量計的機理進行了研究，并對傳感器的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。 同時，它為金屬管浮子流量計提供了一種低成本，短周期的設(shè)計方法。
 闡述了金屬管浮子流量計的工作原理。 在垂直錐形管中，放置了一個阻力構(gòu)件，一個浮子。 當流體從底部到頂部通過錐管時，由于浮子的前向容積會產(chǎn)生壓力差，從而在浮子上產(chǎn)生向上的力。 同時，由于流體的粘性，它會在浮子上產(chǎn)生粘性力。 當兩個力的合力大于浮子本身的重力時，浮子將向上上升。 同時，浮子和錐形管之間的環(huán)形流動面積將增加，流速將減小。 當達到平衡時，浮子將保持在一定的高度。 傳統(tǒng)的金屬管浮子流量計設(shè)計是使用經(jīng)典的浮子流量公式計算的，即
  其中：qv是浮子流量計的體積流量；  α是流量系數(shù)；  D0是浮子很大的上游表面的直徑；  h是浮子在錐管中的垂直位置；  φ是錐管的夾角；  Vf是浮動體積；  ρf是浮法材料的密度；  ρ是流體的密度；  AF是垂直于流向的浮子的非常大的橫截面積。
  1.2計算流體動力學(xué)及其控制方程
 計算流體動力學(xué)（CFD）是一項使用計算機求解描述流體流動規(guī)則的控制方程的技術(shù)。 它涉及流體力學(xué)，計算方法和計算機圖形處理。 為了簡單起見，作者以不可壓縮的湍流為例，編寫了作者使用的k-ε模型的一般形式的流體控制方程。 在直角坐標系中，流量可以由連續(xù)性方程和雷諾時間平均N-S方程確定。