基于近红外差压技术的气液两相流双参数测量

为实现气液两相流相含率及流量的双参数测量,对基于近红外光谱技术的轴向安装气液两相流测量装置进行优化。利用近红外吸收衰减技术实现两相流液相含率测量,同时结合差压技术通过测量实验管段前后差压值得到流量信息。利用该装置进行单相水、单相气的相关测试并得到单相流量测量模型,实验结果表明其相对误差分别在±1.25%和±1.5%以内。选取液相含率高于85%的35个工况点进行气液两相流动测试,结合朗伯比尔定律及双流体模型,分别得到相含率及流量预测模型。预测结果表明:上述模型的相对误差分别在±3.0%和±6.0%以内。通过结合近红外技术与差压技术,同时实现相含率及流量的双参数在线测量,为后续气液两相流不分离测量奠定基础。     

基于声发射技术的气液两相流相含率测量方法

气液两相流动广泛存在于石油、化工、管道运输、核反应堆等领域,利用声发射检测技术的非侵入式优势,对管内两相流动系统的进行无干扰,通过检测气液两相流动噪声,实现气液两相流相含率的测量。通过提取垂直管气液两相流流动噪声信号特征参数,在时域、频域分析方面分辨单相流动与两相流动的差别,研究两相流动的流动机理、流型过渡特性、流动噪声与流动形态之间的关系。在垂直管弹状流流型下,利用重标极差分析法(R/S分析法)对所测得垂直管气液两相流流动噪声进行分析,提取的垂直管两相流声发射信号作为输入量,利用支持向量机回归的方法,克服两相流声发射信号的非线性关系,成功建立相含率测量模型。     

基于近红外面源传感器的气液两相流相含率测量

针对传统近红外点对点探头传感器测量存在盲区、数据精度低等问题,提出并设计了一种基于近红外面源传感器的气液两相流相含率测量装置,并对其进行研究。该装置有效减小了近红外光的折射与反射,提高了测量的精确度。通过CFD流体仿真软件模拟了管道内流体的流动状态,并对该装置的结构进行了仿真及优化。在单相流实验的基础上进行气液两相流动态实验,得到了4路近红外信号与相含率的关系,建立了相含率测量模型,数据导入修正模型分析得到的相含率测量相对误差在±3.5%以内。     

新型气液两相流相含率检测装置特性研究

油气开采及油气运输中流体不分离计量是实现低碳生产的有效途径,气液两相流检测技术是实现这一目标的关键技术基础。利用近红外光谱技术作为研究测量方法,在水平管道上设计沿两相流流动方向进行测量的气液两相流相含率检测装置,将原有探头径向放置测量的方式改为沿流体流动方向进行测量,提高被相应的接收探头接收比例,达到准确测量的目的。利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真软件,优化装置结构。在新型测量装置上完成多个工况点的实验测试,得到相含率与近红外测量电压信号之间的数学模型,且相对误差分布在0.11%以内,为今后气液两相流不分离检测提供一种新方法 。     

双锥流量计气液两相流空隙率测量研究

设计了一种结构简单、对加工工艺要求较低的双锥流量计,并用于气液两相流参数的测量.提取双锥流量计的差压波动信号的特征值,采用无量纲分析方法建立分相含率的测量模型,通过优化方法获得局部最佳的模型参数.在气液两相流实验装置上开展了实验研究.结果表明,所建立的分相含率测量模型可在一定的空隙率范围内对气液两相流含气率进行有效的测量.     

新型内外管差压流量计弹状流双参数测量研究

为实现气液两相流相含率及流量的双参数测量,设计新型内外管差压流量计测量装置。利用该装置在单相水流量为1～11 m3/h范围内进行实验测试,拟合单相流出系数C的数学模型。单相水流量测量值与实际值的最大示值相对误差在±1.6%以内。气液两相流测量特性研究在水流量范围为2～6 m3/h,气流量范围为0.12～0.6 m3/h进行实验,在已知含率的情况下求得弹状流的两相总质量流量预测模型,通过分析压损比与XLM变化规律,分段建立压损比和Frg与XLM的数学模型,得到分相含率。预测结果表明:弹状流液相含率相对误差在±2%以内,两相总质量流量相对误差在±3%以内。通过差压及压损比实现相含率及流量的双参数测量,为气液两相流不分离测量提供一种参考方法。     

基于子波分析的气液两相流中气含率的测量

用热膜风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量环流反应器内不同空间位置的气液两相流瞬时速度信号,用子波分析的能量最大准则辨识气液两相流中的相.利用子波分析方法自动识别气液两相流中的相,从而获得测量气液两相流中气含率的切实可行的方法.     

应用双头电导探针技术测量气液两相泡状流局部参数

本研究应用双头电导探针技术测量气泡局部参数,从而揭示了气液两相泡状流的内部流动规律。     

起伏振动状态下水平管内两相流多尺度熵分析

将振动装置与气液两相流实验回路相结合,对起伏振动状态下水平通道内气液两相流进行实验研究,观察记录流型并此采集压差波动信号。同时采用多尺度熵方法对102种流动条件6种流型的压差波动信号进行分析。研究结果表明:起伏振动状态下水平管内主要流型包括泡状流、珠状流、炮弹流、弹状-波状流、沸腾波状流及环状流。利用小尺度下样本熵的变化速率特征可以明显区分水平通道内气液两相流型,而大尺度下样本熵的变化特征可以反映不同流型的动力学特性。     

双锥流量计气液两相流测量模型研究

设计了一种直径比为0.8的新型双锥流量计.在管道内径为50 mm、干度范围为0.002 5～0.04的工况下,采用该流量计对水平管道气液两相流流量的测量进行了实验研究.在水流量标准装置上对该流量计进行了标定,分析了其流出系数.基于均相流和James模型,提出了一种混合密度的修正方法.利用双锥流量计的差压信号,分别对均相流模型、James模型以及修正的模型进行气液两相流总流量测量误差分析.实验结果显示,经密度修正的模型对总流量测量的相对误差可控制在6%以内,均方根误差为2.94%,表明修正后的模型可对总流量进行有效的测量,双锥流量计用于气液两相流测量可以获得较好的效果.     

基于层析成像的气液两相流相关流量测量方法

对电阻层析成像技术和图像的小波纹理特征进行了研究,提出一种基于层析成像的气液两相流相关流量测量方法,实现了液相流量的准确测量。利用电阻层析成像技术和相关算法对不同泡型下的相含率、渡越时间进行检测,得到气相流量;利用小波分析提取出层析成像的流型纹理特征;从而基于BP神经网络建立不同泡型下的气液两相流的相关流量测量模型。实验结果表明,液体流量的测量精度可以达到3%以内。     

基于递归图的两相流流动特性分析与流型识别

基于数字化电阻层析成像(ERT)系统采集的垂直管道气液两相流实验数据,通过计算不同时刻系统采集的数据均值,生成一维时间序列并进行相空间重构,绘制递归图。对绘制的递归图进行阈值分割,并分析了两相流流动特性。计算了不同流型对应无阈值递归图的图像信息熵范围:泡状流为0.570~0.660;泡状流到弹状流过渡流型为2.300~3.200;弹状流为3.650~4.100;段塞流为4.300~4.600;段塞流到混状流过渡流型为4.650~4.950。结果表明各流型递归图图像信息熵范围分隔明显,可有效识别这5种流型。     

A Digital Special-Purpose Signal Processor for Two-Phase Flow Real-Time Analysis

In the statistical study of two-phase flow real-time control of experiments is often needed. Furthermore, in industrial processes involving boiling units control or two-phase gas-liquid transport control, real-time signal processing is required to check the status of two-phase flows. An instrument is described for the measurement of the fundamental characteristic parameters of two-phase flows. The measurement technique employs extensively high speed digital computation. It is based on a discrimination of the probe output signal into two signals, representing, respectively, a "bubble" flow and a slug flow. The parameters are measured on averaging times ranging from 10 ms to 104 s. Measurement errors and limitations of this high-resolution measurement technique are pointed out. Its utility in evaluating the fundamental statistical parameters of two-phase flows is demonstrated.     

并联矩形突扩微通道气液两相流动特性研究

微尺度下的相变强化传热是微电子领域散热的研究热点,而微通道内气液两相流流型和压降分析是微流动系统设计和控制的基础。本文针对并联矩形突扩微通道,通过流型可视化、理论分析及实验研究的方式,对微通道内两相流动特性进行了分析研究。通过可视化实验,在并联矩形突扩微通道内观察到了4种典型流动,分别为泡状流、塞状流、弹状流和环状流。当Qg=110 mL/min、Ql=20 mL/min时,两相流动流型达到最大程度的射流状态,出现充分流体射流情况。通过建立压降预测模型,结合实验结果分析了压降模型的适用性和精度,结果表明:含有突扩结构的并联矩形微通道在质量流速为367~691 kg/(m^2·s)范围内的压降预测模型的平均预测误差为18.56%,优于经典文献中的预测精度,且随着整体压降的增大,预测精度增大。     

基于同轴线相位法的两相流含气率测量研究

为了准确测量气液两相流含气率,提出一种同轴线相位差测量方法。利用同轴线传感器,通过测量电磁波经过在同轴线内分布状况不同的气液混合介质后相位差的变化,得到混合介质的含气率。完成了同轴线测量电路及测量传感器的设计,建立了一种含气率测量模型。以气液两相做了室内静态实验,并对垂直管状态下传感器响应和实验结果进行了误差分析。结果表明:相位差输出与含气率呈线性关系;同时,在不同频率下,预测结果和实验结果的相对误差在±5%范围内,说明预测模型准确度较好。     

科氏流量计气-液两相流的数值模拟

针对科氏流量计在测量含气-液两相的流体时,流量计随着气体含量的增加,测量稳定性逐步变差的问题,采用流固耦合有限元技术,对科氏流量计进行了模态分析和流固耦合振动分析。作为一个实例,使用该方法模拟气泡含量以及分布对测量稳定性的影响,在气泡含量1%左右时测量相对稳定,气泡含量大于5%时测量稳定性很快变差。     

基于多元经验模态分解与卷积神经网络的气液两相流流型识别

提出了一种基于多元经验模态分解(MEMD)与卷积神经网络(CNN)的垂直管道气液两相流流型识别方法。该方法基于数字化电阻层析成像(ERT)系统采集的测量数据,预处理后进行MEMD分析,通过求取各分量与原始信号的皮尔逊相关系数选取本征模函数(IMFs)并求解Hilbert边际谱,提取Hilbert边际谱的标准差与均值作为卷积神经网络(CNN)输入以识别流型。结果表明,该方法能够有效识别泡状流、弹状流、段塞流,平均识别准确率可达96.43%。     

基于十字型天线微波传感器截面含气率测量

为了克服两相流流型对气液两相流含气率的影响, 基于微波技术,设计了基于十字型天线结构的微波传感器。该传感器由水平和竖直双天线组成,可以很好地感应截面上含率值,提高测量准确性。同时对大量的截面含气率模型进行了研究,并参考科学有效的统一评价标准,通过标准装置给出体积含率得到截面含气率的参比真值。利用流动实验数据拟合得到含气率公式,并验证了公式准确性,结果表明传感器测量值与L-M模型具有很好的一致性,微波传感器测量的截面含气率的平均误差在2%以内。     

液氢加注系统竖直管道内Taylor气泡的行为特性

针对液氢加注系统竖直管道内气液两相流实验化困难的问题,运用建模仿真的方法建立了竖直管道内Taylor气泡的运动模型,对Taylor气泡的形成过程、大小以及充分发展的Taylor气泡上升速度进行了研究.采用VOF方法对气液两相的交界面进行追踪,并引入CSF模型对两相间的表面张力进行计算.仿真结果表明:Taylor气泡是由...