低碳经济已然成为我国经济发展新模式。天然气的推广与大量使用符合发展低碳经济的需要。各式气体流量计是天然气计量工作中的基本工具,由其测得的数据是完成能源计量的基础信息,还是进行相关贸易结算的重要基础。超声波流量计(UFM)对比其他类型的流量计量程比更大,精度较高。本文对现有DN25型UFM为原型,设计了五种不同燃气表流道结构,并基于CFD对其在不同流量下流场分布进行仿真分析。此外本文还对在有流量计背景流场下的超声波瞬态传播过程进行仿真计算,观察超声信号在有背景流场时,传播过程中声压幅值的衰减情况。本文使用流体仿真计算软件FLUENT对所设计的各个仪表流道优化方案进行了流动特性的分析计算。五种方案均由进口稳压腔、出口稳压腔和中间测量段组成。五种方案中,其中两种方案是直接在原仪表模型基础上做改进,其中一种方案增加了测量段整流片,另一种方案兼具测量段整流片和稳压腔导流片。另外三种方案都将原基表测量段改为有缩颈的结构,其中一种在直管段内增加了等距整流片,而另一种不仅增添整流片,还在此基础上增加了导流片结构。通过仿真计算可以得到不同方案在不同流量下的流场分布状态,根据计算结果发现整流片、导流片与缩颈结构都对消除测量直管段内漩涡有积极影响,根据各方案在不同流量下的K系数和其标准差ΔK分布曲线分析了不同流量计结构参数对流动特性的影响,进而得到最佳优化方案。超声波流量计在测量过程中,超声波信号来自于换能器的端面振动,本文对20V、200kHz方波电压激励下,空耦超声换能器动态特性进行仿真分析,得到其振动速度幅值与速度随时间变化曲线,并将其数值作为流场与声场耦合计算时的边界条件。时差式超声波流量计的测量过程涉及超声在背景流场下的传播问题,在气体介质传播过程中,超声波会迅速衰减,湍流也会对接收端平均声压幅值造成一定影响。对于这一过程本文通过求解对流波动方程以及气动声学纳维-斯托克斯方程,对超声波在背景流场下的传播过程进行仿真分析。本文对不同流速对传播过程超声波声压幅值变化进行仿真分析,并给出了三种超声波换能器对射角度方案,根据不同角度下声波顺逆流传播时间差值以及到达接收端声压幅值大小,确定最佳换能器安装角度。本文对于超声波流量计结构参数与流量特性的研究和耦合场中超声传播的分析结果,为其后续超声波燃气表的研究工作提供了的一定的理论依据和参考价值。