基于ECT和蚂蚁算法的油气两相流空隙率在线测量

基于电容层析成像系统（ECT）和蚂蚁算法，提出了一种油气两相流空隙率在线测量的新方法。该方法利用电容层析成像系统12电极电容传感器所获取的66个测量电容信息，首先根据电容层析成像系统所获取的流型辨识结果确定对应流型下的实际空隙率测量模型参数f和b，然后利用蚂蚁算法的信息素信息，找到当前测量状态下对空隙率起主要作用的组合电容集合和相应的权重系数，从而实现空隙率测量。与流型相对应的空隙率测量线性模型参数f和b基于先验数据通过最小二乘方法确定。油气两相流的实验结果表明，该方法对空隙率的在线测量是有效的，避免了复杂的图像重建计算，实时性能佳，测量时间小于0.08 s。在几种典型流型下，提出的空隙率测量方法与常用的快关阀方法相比最大测量偏差小于5.5%。     

利用电容层析成像技术快速测量油气两相流空隙率的研究

基于12电极阵列式电容传感器电容测量信息,提出了一种油气两相流空隙率测量的新方法.该方法在实际测量过程中,首先对当前流型进行辨识,然后应用相应的空隙率测量模型计算空隙率.空隙率测量模型本质上是不同流型下对空隙率测量敏感的多个测量电容的最佳组合,该组合采用改进的遗传算法并辅以偏最小二乘获得,而流型辨识的结果则是采用电容层析成像技术结合模糊模式识别技术获得.实验结果表明,提出的空隙率测量新方法是有效的,测量精度满足工业应用的要求.     

基于空隙率的油气两相流流量测量的研究

利用文丘里管进行油气两相流流量测量的研究,在考虑了气液滑移比对流量测量的影响,对均相流流量测量模型进行了修正,得到了空隙率和文丘里管两端差压与两相流总质量流量及液相质量流量的关系式。实验结果表明利用这两个关系式,在干度小于2％,空隙率在15%～83％范围内,总质量流量测量和液相质量流量测量的均方根误差均小于5％。针对不同的流型,对关系式中的系数作了修正计算,进一步降低了测量误差。     

文丘里管中气液两相流差压波动信号与空隙率关系

为了研究气液两相流差压波动信号与空隙率之间的关系,建立了差压波动信号均方根与空隙率的关系式.针对油气两相流和气水两相流,在管径分别为40 mm和50 mm管道上进行实验,分析了文丘里管差压波动信号与空隙率、流量、压力以及流体密度等参数的关系,得到了差压波动信号与空隙率的量纲1关系式.此关系式不仅反应了差压波动信号与空隙率的关系,而且提供了一种间接测量空隙率的方法.该方法只需要测量文丘里管前的压力和前后的差压波动信号,计算出该差压信号的时均值、瞬时值就可以计算得到空隙率的值.实验结果表明在空隙率小于85%的范围内,油气两相流和气水两相流空隙率的测量误差分别为10.9%和11.3%.如果与利用空隙率和差压测量气液两相流流量的方法相结合,则仅利用一个文丘里管就可以实现两相流流量测量.     

用于两相流流型显示和空隙率测量的电容层析成像技术

引　言两相流流型的实时显示和空隙率的在线测量对两相流系统的控制、运行乃至机理研究等均具有重要意义 ,一直是两相流领域中重要的研究方向 .现已提出多种实现流型显示和空隙率测量的方法 ,例如用于流型显示的核辐射线法和光学法 ,用于空隙率 (或浓度 )测量的机理估算法、核辐射线法、电学法、光学法、微波法、热学法和核磁共振法等 ,但是总的来讲还未能满足应用要求 ,实际应用的例子也较少[1] .电容层析成像 (ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ,简记ＥＣＴ)技术由于可在不干扰流场的情况下获取反映两相流…     

基于改进的LS-SVM测量油气两相流空隙率

利用ECT电容传感器提供的电容测量值,基于改进的最小二乘支持向量机(LS-SVM),提出了一种油气两相流空隙率测量的新方法.运用该方法测量空隙率时,以ECT电容传感器获取的66个独立电容值作为空隙率模型的输入,计算即可得空隙率.建模阶段,针对LS-SVM使用中存在的问题,首先运用训练数据筛选技巧,对LS-SVM进行稀疏化改进,接着引入实数编码的遗传算法(RC-GA)优化LS-SVM参数,然后运用改进后的LS-SVM和基于RC-GA的参数选取方法建立空隙率测量模型.所提出的空隙率测量方法省去了常用ECT方法测量空隙率时的复杂耗时的图像重建过程,提高了空隙率测量的实时性.实验结果表明,提出的LS-SVM改进和参数优化方法是有效的,提出的空隙率测量方法具有实时性佳的优点,测量精度满足实际应用要求.     

基于ICA和ES-SVM的油气两相流空隙率测量

基于12电极电容层析成像系统(ECT),提出了一种油气两相流空隙率测量的新方法.实际测量时,以ECT电容传感器获得的66个电容测量值作为输入,利用空隙率测量模型计算空隙率.建模过程中,首先采用独立分量分析(ICA),对66个电容测量值进行特征提取.然后以特征参数作为输入,空隙率作为输出,用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立回归函数,并运用进化策略(ES)寻找最优LS-SVM参数.实验结果验证了本文方法的有效性,测量精度和实时性满足工业应用的要求.     

基于逐步回归方法和电容分布辨识油气两相流流型

基于12电极阵列电容传感器提供的电容测量信息,采用逐步回归方法,获得了与流型相关的电容关联式.基于最小方差预测准则,提出水平管油气两相流流型辨识方法.实验结果表明,该流型辨识方法仅通过管截面电容分布就有效地辨识了两相流流型,且具有简单、快速、不干扰流场等特点.     

基于电容层析成像和模糊模式识别的油气两相流流型辨识新方法的研究

基于电容层析成像和模糊模式识别技术别提出了一种油气两相流流型辨识的新方法。建立了12电极电容层析成像流型自动识别系统，该系统利用Tikhonov正则化原理并结合SIRT(Simultaneous Reconstruction Techniques)算法进行图像重建。Tikhonov正则化原理用于克服图像重建过程中的不适定问题，SIRT算法用于提高最终重建图像的质量。根据流型的随机和模糊特性，提出了一种根据管截面重建图像进行流型辨识的模糊流型判别方法。研究结果表明，提出的流型辨识新方法是有效的。对于层状流、核心流、环状流、均相流等流型，流型辨识的准确率高于95％，辨识一个流型所用的时间小于0.3秒。对于塞状流，流型辨识的准确率高于90％。     

应用文丘里管和空泡份额传感器测量油气两相流的实验研究

油气两相流流量测试技术一直是油田两相流研究的重要领域,对油井产能评估和油田的现场管理意义重大.但由于缺乏高精度的测量装置以及气液间滑速比的存在,一直很难获得高精度的两相流的相流量.今利用文丘里管和空泡份额传感器对油气两相流流量测试方法进行了理论和实验研究,首先采用辐射式的空泡份额传感器对流动管道的截面含气率进行了测量,进而计算得到混合物的密度;然后利用喉径比为0.45的经典文丘里管测量得到了两相流总质量流量.在此基础上,考虑了油、气两相界面滑速比对气相流量计算产生的影响,改进了传统的均相流模型,得到了气液两相流气相流量新的计算方法.实验结果表明,利用该方法计算得到的油气两相流总流量、液相流量以及气相流量都具有较高的精度,能够满足现场测试要求,从而为现场测量提供了一种新的计算方法.     

湿气流量测量新方法

基于均相流假设,根据文丘里管两相流流量测量模型和空隙率定义式,结合气液两相流的差压瞬时值、流量瞬时值和空隙率瞬时值间存在的时间平均值关系,推导了湿气流量测量机理模型,并根据Froude准数对模型进行了修正。本文建立的湿气流量测量模型形式上为一经气、液密度和Froude准数修正的节流式流量测量关系式,该关系式将为湿气流动机理的研究提供有益的借鉴。实验结果表明,本文建立的湿气流量测量模型可用于湿气流量的测量,流量测量误差小于5%,满足实际测量的要求。     

液相物性对壳侧不互溶双组分两相流截面含气率及两相压降的影响

在用空气-水、空气-0号柴油研究的基础上,用空气和质量浓度为30％的甘油水溶液研究了理想管壳式换热器壳侧平均截面含气率和两相压降,以期进一步考察不同液相物性的影响.研究表明,液相物性对两者均有一定影响.提出了不同液相物性时截面含气率的通用关联式.根据流型整理了两相摩擦因子.并提出了一种新的两相摩擦压降关联式,它能较好地预测不同液相物性时两相压降的实验数据.     

深宽比对微通道内气液二相流空隙率的影响

微通道内气液二相流的空隙率对管路内热质传递具有重要影响。利用高速摄像仪对4种不同深宽比的矩形截面微通道内空气-水二相流的流型进行实时观测和记录,对二相流型图进行了分析和计算,得到了不同流型时的空隙率。4种微通道尺寸(深度×宽度)分别为100μm×200μm,100μm×400μm,100μm×800μm,100μm×2 000μm。结果表明:对于弹状流,空隙率随着微通道截面深宽比的减小而降低,当流型为液环流时,空隙率随着微通道截面深宽比的减小而增加。在实验基础上,将截面深宽比作为参数提出了一个新的空隙率预测模型,计算结果显示:模型能对矩形截面微通道内气液二相流动空隙率进行很好的预测。     

水平管道气液两相流中空隙率对动态压降信号的影响

引　言在化工、石油及动力等工程中 ,气液两相流动现象极为普遍 ,其研究得到了人们的广泛重视 .气液两相流动中的管道平均压降与其他流动条件及参数之间的关系已有较多的研究 ,得到了大量数学模型和经验公式可资工程设计应用[1,2 ],但对管道压降动态特性的研究还不多见 .而对于两相流系统安全性能的设计和运行状态监控等方面 ,管道压降的动态特性无疑是极为重要的参数 .另一方面 ,气液两相流动体系中的空隙率是表示气相浓度 (含气率 )的常用指标之一 ,它对确定气液两相流系统的流型、气液分相流量以及管道中的摩擦压降、重力压降和惯性压降…     

γ射线法测量高压管束间气液两相流的截面含气率分布

在立式蒸汽发生器垂直管束间的气液两相流中，截面含气率是其中一个重要参数。使用γ射线法对高温高压下垂直管束间气液两相流截面含气率的分布规律进行了实验研究。实验压力分别为5、7、9 MPa，质量流速为300 kg/(m²?s)，热力学干度的范围为0.003 ~ 0.4。实验得到了垂直管束间截面含气率随热力学干度、体积含气率和压力的变化关系；并与经典公式的计算结果对比发现，在低干度区域，实验结果与Miropolskii模型、Smith模型和Armand模型偏差较大，均大于30%，在高干度区域偏差较小；基于Armand理论，通过多元线性回归法拟合出本文工况下平均截面含气率的计算关联式，与日本核动力工程公司(NUPEC)的实验数据偏差小于15%。本研究对蒸汽发生器的结构设计和流动特性研究具有重要意义。     

Adiabatic two-phase flow in narrow channels between two flat plates

Adiabatic cocurrent flow of air and water through a narrow passage between two flat plates 240 mm long and 99mm wide with gap-widths of 0.778 mm and 1.465 mm was investigated for six different orientations: Vertically upward and downward, 45^° inclined upward and downward, and horizontal flows between horizontal plates and between vertical plates. Except for horizontal flow between vertical plates, the effects of gap width and flow channel orientation on flow pattern, void fraction and friction pressure drop were found to be small in narrow channels. The void fraction and two-phase friction multiplier data could also be reasonably correlated in terms of the Martinelli parameter. For horizontal flow between vertical plates, both the void fraction and friction multiplier data showed strong mass velocity effects. Several friction pressure drop correlations were tested for applicability to the narrow channels including a separated flow model proposed in this work.     

微通道内伴有化学吸收气液两相流的空隙率与压力降

微通道内气液两相流空隙率与压力降对微反应器的热质传递性能有显著影响,是微反应器的重要设计参数。采用高速摄像仪和压力测量系统分别对矩形微通道内单乙醇胺水溶液化学吸收CO₂过程的空隙率和压力降进行了研究,考察了弹状流下气液两相流量与化学反应速率对空隙率及压力降的影响。结果表明:当液相流量一定时,微通道内空隙率和压力降均随着气相流量的增大而增大,空隙率随化学反应速率的增大而减小,压力降随化学反应速率的增大而增大;当气相流量一定时,随着液相流量和化学反应速率的上升,微通道内空隙率下降,而压力降上升。提出了微通道内伴有化学吸收的空隙率和压力降的半理论预测模型,模型平均误差分别为15.79%和11.12%,显示了良好的预测性能。