大口径管道已普遍适用于工业领域中,由于关系到贸易结算问题,精确的流量计量就显得极为重要,其中复杂的流-声耦合机理研究对超声波流量测量性能的提升具有重要意义。因此,本文针对工业用大口径水流量管道中超声波流量计的使用及其关键的流场-声场耦合机理进行了仿真及实验研究,系统分析了大口径管道中的流场分布特性,揭示了传感器安装结构对于流场和声场带来的综合影响,给出了声波在管道流体中的传播动力学过程。通过换能器的声压接受信号结果计算得到了大口径管道内超声流量计模型的预估流速及计算偏差,并进行实验验证优化。完成的主要工作:（1）使用射线追踪法对声波在流体中的传播特性进行模拟研究,计算得到了不同流速下的射线偏移距离和非线性传播轨迹,所得结果可应用于实际的传播轨迹长度的修正,为提高流量计量精度提供参考。（2）使用多物理场耦合软件COMSOL对超声波流量计三维模型进行数值模拟,探究管道流体中的流声耦合特性及其对超声测量的影响。采用标准k-ε模型对管道内的稳态流场进行模拟,声场内的声场模拟则采用间断有限元方法,对声波在不同管径和不同速度下顺、逆流情况下的传播动力学过程进行分析,并获得了完整的超声测量结果。（3）采用一DN200超声波流量计进行超声波流量测量实验研究,将上述仿真结果与实际测量结果进行对比验证,计算求得仿真模型与实际测量之间的偏差,并分析了导致该偏差的原因,给出相应的改善建议。