小管径管道广泛应用于工业制冷、核工业等领域。因此,小管径管道流量测量在工业领域尤为重要。流量计作为流量测量的仪表发展迅速,日新月异,但仍无法应对所有工况。超声流量计因其易于使用,可实现非接触式在线测量,精度高,无压损等优点迅速发展成为流量测量仪表的一个重要分支。但是当管道的管径等于或小于超声波的波长时,由于声程较短、声束旁瓣的干扰等因素,声波不可能以体波的形式传播,成为超声波流量计的应用局限。因此,研究超声导波应用于测量小管径管道意义重大,可以弥补超声导波在小管径管道上的应用局限,同时又能继承超声波流量计的其他优点。　　 本课题首先对超声导波在载流管中传播进行理论研究和讨论。对载流管中超声导波传播的频散方程进行推导和数值计算。对频散曲线的计算进行算法优化,以期获得更准确的数值计算结果。了解超声导波随管中水流速变化而变化的趋势,和随水流速变化而导致导波波速变化的程度。　　 实验通过研究超声导波在空管,充水以及载流状态的传播波速,与数值计算结果相比较。通过已知的流体流速和测量获得的导波波速间的变化关系与理论计算得到的相关关系结果相比较,为便于通过测量导波波速变化而获得水流速的值。并对可能影响实验结果的各因素进行分析。实验中寻找导波波速与载流管中水流变化之间的关系,为研究超声导波测量小管径管道流量建立理论基础,为解决超声导波流量计的关键技术进行探索性研究。　　 本课题对主要研究内容如下:　　 (1)对超声导波在载流管中传播的频散方程的建立和数值计算,以及对算法进行优化,对不同材质的管道以及载流状态下流速不同时的导波传播进行计算,依据理论计算结果可以对实验进行指导。　　 (2)对导波L(0,1)模态在低频范围进行导波波速测量实验,分析了频率80kHz时,在空管、充液状态下的传播速度,并对实验测量结果与数值计算结果进行比较。　　 (3)对导波L(0,3)模态在300kHz到400kHz之间进行实验波速测量,实验结果分析了频率在350kHz和380kHz时,管中载流且流速变化时的传播速度,并对实验测量结果与数值计算结果比较分析。　　 (4)分析不同流态对导波传播的影响,不同材质的载流管对导波传播的影响,并给出理论计算的比较结果。对超声导波传播测波速的实验中,不同影响条件对结果影响的程度进行分析,对实验中可能影响结果的各环节各因素有所了解和把握。