基于双锥流量计的气液两相流量测量方法研究

为研究气液两相分相流量测量方法,参考已有的双锥式流量计的研究,设计等效直径比为0.75,前后锥角均为45°的双锥式流量计,结合CFD仿真与流体实验进行新型气液两相流量测量模型研究。基于单相流量测量理论,结合压差比、L-M常数以及气相弗洛德数等参数,建立气液两相分相流量测量公式,通过CFD仿真试验对流量测量公式中的未知参数进行标定,并结合流体实验对测量模型进行误差分析,结果显示在多种流形流态下如分层流、段塞流、波浪流等,测量误差均能维持在5%～8%之间,误差较小、测量稳定,本文可为差压式流量计和双锥式流量计研究提供一定的参考。     

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.     

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。     

环形管流量计测量气液两相流研究

提出了一种基于环形管流量计的新型气液两相流流量测量方法.设计了多圈环形管流量传感器,通过对多圈环形管的水平直径上和垂直直径上四个差压信号进行分析,建立了不同位置差压信号与总体积流量和总质量流量的关系模型,并由此获得气液两相流的混合密度,实现了气液两相流分相流量的测量.     

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。     

基于简单分离法的油气水三相流量计

总结了目前油、气、水三相流量计的基本类型,重点介绍了一种基于简单分离器及质量流量计、差压式流量计的三相流量计,介绍了该流量计的结构、测量原理及测量模型.在油气水三相流实验与校准装置上对该流量计进行了测试.分析了相含率、分相流量的测试结果,指出了该三相流量计的现场实验情况及目前存在的问题.     

长喉颈文丘里管气液两相流弹状流机理研究

为了实现气液两相流相含率测量并得到相关模型,结合气液两相流研究现状,采用近红外光谱技术与高速摄影技术结合的手段,利用近红外系统布置于长喉颈文丘里管喉管位置的新装置,将弹状流相间流动特征与近红外测量系统接收光强信号特征相结合,提出了把弹状流分成泰勒气泡与尾部气泡两部分的简化模型,在数据处理时对近红外接收光强高频信号进行有效分组,建立了新的气液两相流弹状流相含率测量模型。从一定程度上解决了弹状流不同部位的两相交界面对近红外接收探头接收光强信号影响差异较大的问题。新型模型的测量效果较好,所得结果测量误差较小。     

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.     

基于均相和分相流模型的干度计量方法

通过对气液两相流中均相流和分相流模型的分析,推导了一个双节流元件组合式的两相流干度测量公式,分析了公式的适用范围。设计了垂直上升孔板和垂直下降丘利管串联相组合的实验验证装置,并以空气和水为工质进行了实验研究。实验研究表明,在环状流区垂直下降丘利管的压降特性非常接近于均相流模型的计算结果,而垂直上升管内孔板的压降可用修正的均相流模型来计算。此方法在本次实验的干度范围内测量值均方根误差为7％。     

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。     

涡轮流量传感器测量水平泡状流数学模型研究

对涡轮流量传感器测量水平泡状流的数学模型进行了研究,提出了水平环形通道内混合流体的虚拟速度剖面指数,分析了混合流体中气泡对叶片的阻力影响,得出虚拟速度剖面指数随体积含气率变化的规律.在气液两相流实验装置上,通过理论计算与实验结果的比较,验证了数学模型的有效性.     

基于电涡流的新型靶式流量计

分析了利用电涡流效应测量靶受力后的位移进行流量检测的原理,并设计了相应的靶结构,构建了具有温度压力补偿的测量系统,最后根据流量标定实验数据,建立了流量传感器的数学模型.试验结果表明,该靶式流量计线性好,灵敏度高,且测量精度优于1%.     

Structural Influence on the Performance Based on Uncertainty Analysis for Coriolis Mass Flowmeter

Structure parameters of Coriolis mass flowmeter play an important role in both the theory and practical applications of accurate measurements. They are not precisely known due to the manufacturing error, but the values thereof lie within the allowed range. This paper is mainly focussed on evaluating the relative impact of structure parameters on performance including the inherent frequency and sensitivity of Coriolis mass flowmeter. In this paper, the inherent frequency and sensitivity of Coriolis mass flowmeter driven by electromagnetic excitation are established, respectively. The sample-based stochastic model is established to investigate the relative influence on performance for Coriolis mass flowmeter considering uncertainty distributions of structure parameters. The results reveal the relative influences and give the key influence parameters, which are verified by simulation experiments. The results can be used as a reference for design and optimization of Coriolis mass flowmeter.     

负压钻井液振动筛气液喷射器性能的数值模拟研究

随着石油钻井技术的发展,传统钻井液振动筛不能满足现有工程需求,因此提出了一种新型负压钻井液振动筛。气液喷射器是负压钻井液振动筛的核心设备,通过它在筛网下方形成负压区域,使钻井液受振动和负压的复合作用,增大钻井液透过筛网的能力,因此其性能直接影响负压振动筛的处理效率。为了提高负压振动筛的工作效率,需要对气液喷射器的结构和工况进行合理设计。运用流体动量守恒方程,推导出恒定流动状态下气液喷射器混合室的动量方程及其性能计算方程。运用计算流体力学方法对气液喷射器内部复杂的两相流动过程进行数值模拟,并通过对比数值模拟结果与理论计算结果来验证数值模型的合理性。对不同引射流体液体体积分数、工作气体压力、喷嘴距和喷管面积比下气液喷射器的喷射效果进行数值模拟,结果表明气液喷射器的工作参数和结构参数对其喷射系数和真空度有极大的影响。根据模拟结果可知,在引射液体体积分数为30%、工作气体压力为300 kPa、喷嘴距为60 mm、喷管面积比为3.484的情况下,气液喷射器的性能达到最佳。研究结果为负压钻井液振动筛中气液喷射装置的设计和现场应用提供了理论依据。     

单直管科氏质量流量计结构研究

科氏质量流量计是一种高精度的适应范围很广的流量计,通过检测管子上两路振动信号的相位差,就可以算出流经管道的质量流量。本文分析了影响流量计性能和精度的因素,从结构设计的角度提出了改进的方法,并给出了几种解决的方案。     

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。     

一种射流振荡式微通道流量计的设计与仿真

以射流振荡技术为基础,设计了一种用于测量微通道内液体流量的射流振荡式流量计.通过对微通道射流流量计结构模型的FLUENT数值仿真,研究流体流动过程的振荡特性及振荡原理,进而优化结构参数,建立微通道内液体流速与振荡频率的特性关系.最终的仿真结果表明,射流振荡式流量计附壁稳定,切换灵敏,斯特劳哈尔数恒定,在一定程度上为微通道射流流量计的设计及优化提供了有效的途径.     

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。