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。     

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。     

用于气泡流检测的双波长测量模型研究

针对已有单波长方法测量小通道竖直上升气液两相气泡流相分布参数误差较大的问题,提出了用双波长透射法进行测量研究。通过几何光学原理计算双波长激光经过气液两相流的光强分布,然后提取双波长光强分布特征量,建立了一种基于双波长测量理论的气泡流相分布参数识别模型。利用Trace Pro模拟445 nm、635 nm的激光经过位于管道截面不同位置处的不同尺寸气泡时,得到相应光强分布曲线并提取出特征量,使用仿真得到的特征量数据集对神经网络进行训练,将训练好的神经网络用来预测实验中气泡流的相分布。仿真实验结果表明,建立的模型对气泡中心位置、半径预测的平均绝对误差分别为0.018 mm、0.007 mm,均优于单波长方法,证明了所建模型的有效性和准确性。在搭建的实验平台进行了气泡流测量,重建了气泡流的三维图。     

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 。     

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。     

应用双头电导探针技术测量 气液两相泡状流局部参数

本文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。成功地设计了一种能够快速可靠测量气泡局部统计参数,包括空隙率、气泡速度、气泡尺寸、界面浓度等的电导探针系统。发现探针尖部的导通距离、沿流动方向两探针间的距离和两个探针针尖的间隙是设计电导探针的关键尺寸。     

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...     

平板湍流边界层内气泡流流动实验研究

在低湍流度水槽里,利用片光源显示了平板气液两相湍流边界层内气泡流的流场结构,研究了平板安装位置,来流速度,喷气方式等参数对湍流边界层内气泡流的影响,利用激光测速技术测量了平板水平放置时气泡流最外缘处的水平速度及厚度。结果表明：平板喷气减阻的原因在于喷气改变了平板湍流边界层的流动结构,抑制了湍流。     

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。     

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.     

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.     

气液两相流界面波的双平行电导探针测量方法研究

使用双平行电导探针，通过测量气液两相瞬时液膜厚度，来反映气液两相流界面上的波动规律，对经测量系统进行了理论和实验研究，根据界面波的物理特性，设计出一种能够快速准确地测量液膜厚度的电导探针系统，并且提出了一种不受实验条件变化影响的探针标定方法。通过对水平管内空气－水气液两相流分层流界面厚度的测量，证明这种方法是切实可行的。     

基于阵列超声传感器的气液界面检测

利用超声波声束对两相流参数检测的优点,使用阵列超声传感器探究了气液界面下的超声波声束和液面的关系。实现了超声波声束对整个气液界面的参数检测,测量了静态气液界面高度,实现动态超声波声束对分层流气液界面的重构。并在河北大学多相流循环装置进行实验验证,实验结果表明,阵列超声波声束可以实现对气液界面高度检测,可分辨最小2mm气液界面高度;重构图像的截面含气率和高速相机拍摄得到的截面含气率误差不超过4%。     

气液两相流控制膜污染研究进展

浓差极化和滤饼层形成是膜污染的主要因素.系统阐述了气液两相流控制膜污染机制及其研究进展,对不同膜组件下气液两相流实现形式进行了描述,对气液两相流影响膜污染控制因素进行了具体分析,总结了气液两相流对膜分离过程的影响,并对气液两相流控制膜污染存在问题及未来研究方向进行了分析与展望.     

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.     

膜生物反应器近膜面流场特性实验研究

利用PIV技术测试了膜面附近的气液两相流动力学特性,在2.5m~3/h曝气强度下,对1、2、3 mm三种曝气孔径条件下的气泡动力学特性进行了研究,同时分析了不同孔径下对应的液相速度场、涡量场和雷诺应力分布规律.结果表明,在曝气强度较低的情况下,孔径大小是影响气泡大小的重要几何因素,3mm孔径所形成的气液两相流中液相速度、涡量值和雷诺应力均是最大的,表现在膜过滤过程中,能更好地促进膜表面浓差极化层的物料混合.     

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。     

基于电容层析成像技术重构图像的两相流流型识别

针对工业多相流流型识别的需求,在过程层析成像技术的研究基础上,将重构图像信息即像素分布进行简单有效地分析处理,利用二维最大熵阈值分割技术及遗传算法优化的神经网络分类器对重构的图像进行处理以实现流型识别。将该方法在气固(空气/煤粉)两相流气力输送平台上对3种典型气固流型进行验证,实验结果表明:50组测试样本中识别正确率为94.7%。