基于ANSYS的气/液两相流电容相关流速测量仿真研究

以气/液两相流互相关测量系统为研究对象,采用MATLAB建模仿真方法,研究由电容传感嚣构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理.并针对电容传感器的"软场"特性,利用ANSYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系,采用Monte-Carlo方法建立气/液两相流流动模型,研究"凝固流动图型"、"非凝固流动图型"以及速度...     

基于旋转分相单元的电容式气液两相流含液率测量

为提高电容器对含水率测量的能力,设计与其相匹配的旋转分相单元,以实现气液两相流含水率的起旋分相式电容测量。在电容传感器的测量单元基础上,增加旋转分相单元,利用气液两相流体力学理论对其结构进行设计优化,并根据实际应用条件确定分离圈数,保证气液分相效率。旋转分相单元克服了气液两相流流动形态的多样性,将体积含水率信息转换成液膜厚度信息及截面含水率信息进行测量。经实验验证,Lockhart-Martinelli截面含气率模型与实验中电容器测量截面含气率具有良好的一致性,其能够实现对体积含水率20%以内的气液两相流有效测量,体积含水率的绝对误差在±2%以内。     

气固两相流电容相关流量测量仿真研究

以气/固两相流互相关测量系统为研究对象,采用计算机仿真的方法,对由电容传感器构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理进行研究。利用ANASYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系;采用Monte-Carlo方法,建立气/固两相流动模型;研究＂凝固流动图型＂、＂非凝固流动图型＂,离散相浓度、粒度及速度分布对互相关测量系统的影响。     

基于ANSYS的一种气液两相流流量测量传感器的仿真研究

在石油、化工等诸多生产领域的生产过程中,两相流各种参数的在线实时测量与控制是生产稳定可靠运行的重要保证,其中相浓度和速度就是十分重要的参数.作者利用大型有限元分析软件ANSYS仿真分析了一种同轴电容传感器.仿真实验表明其具有均匀的敏感场分布和较高的灵敏度,而且该结构传感器电容值与流型无关,只与浓度变化有关.因此该结构传...     

气液两相流流型识别新方法研究

基于电容层析成像技术(ECT),提出一种快速在线气液两相流流型识别新方法。实验表明,该方法简便易行,对于层状流、环状流、核心流以及塞状流均具有较高的识别准确率,可以满足工业在线运行需要。     

基于旋转分相单元的电容式气液两相流含液率测量

为提高电容器对含水率测量的能力,设计与其相匹配的旋转分相单元,以实现气液两相流含水率的起旋分相式电容测量。在电容传感器的测量单元基础上,增加旋转分相单元,利用气液两相流体力学理论对其结构进行设计优化,并根据实际应用条件确定分离圈数,保证气液分相效率。旋转分相单元克服了气液两相流流动形态的多样性,将体积含水率信息转换成液膜厚度信息及截面含水率信息进行测量。经实验验证,Lockhart-Martinelli截面含气率模型与实验中电容器测量截面含气率具有良好的一致性,其能够实现对体积含水率20%以内的气液两相流有效测量,体积含水率的绝对误差在±2%以内。     

基于双锥流量计差压信号的气液两相流参数测量

设计了一种结构简单、加工工艺要求较低的双锥流量计,在此基础上提出了基于单个差压式流量计的气液两相流参数测量方法。提取双锥流量计差压波动信号的无量纲特征值,利用该参数建立气相体积含率的测量模型。通过对双锥流量计差压信号均值的分析表明,Lockhart-Martinelli常数与准气相流量比存在优良的线性关系,根据该线性关系建立了双锥流量计气液两相流流量测量模型。在气水两相流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实验范围内对气相体积含率进行有效的测量,测量相对误差在8%以内;对气液两相流总流量和液相流量的测量误差可在5%以内。     

两相流相关测速内外环电容传感器灵敏度

为了设计应用于两相流相关流速测量的内外环电容传感器,优化内外环电容传感器的结构 ,借助有限元仿真的方法对内外环电容传感器的灵敏度特性进行分析,利用正交实验设计方法来安排仿真实验。分析仿真实验结果,得到了影响传感器灵敏度特性指标（传感器相对灵敏度和检测场均匀性误差）的主要因素以及各个因素对这两个指标的影响程度和影响趋势,优选出一组传感器的结构参数,为内外环电容传感器的设计提供了理论依据。     

槽式孔板气液二相流差压信号的时间序列分析

槽式孔板是一种新型的气液二相流流量传感器,为了研究其二相流测量特性,提出了一种新的信号处理方法。首先应用小波变换模极大值滤波方法对差压测量信号去噪,然后对滤波结果进行经验模式分解得到有限个经验模式函数(IMF),进而对IMF建立自回归(AR)模型,研究了AR模型的参数与气液二相流流型以及分相流量之间的关系。这种信号处理方法能够使具有非平稳特性的差压信号满足时间序列分析的建模条件,AR模型的参数可以有效地区分气液二相流流型,并与气液分相流量的变化密切相关,为气液二相流流型识别和流量计量算法的研究奠定了基础。     

经验模态分解和小波分析在小通道气液两相流流型辨识中的应用

基于两电极电容传感器获得的小通道气液两相流电容波动信号,分别应用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,END)和小波分解将电容信号分解成不同特征尺度上分量的组合.对每层分量提取能量特征,将提取的流型特征参数作为最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector...     

双螺旋电容传感器水平油水两相流液相持率测量特性(英文)

This paper presents the characteristics of a double helix capacitance sensor for measurement of the liquid holdup in horizontal oil–water two-phase flow. The finite element method is used to calculate the sensitivity field of the sensor in a pipe with 20 mm inner diameter and the effect of sensor geometry on the distribution of sensitivity field is presented. Then, a horizontal oil–water two-phase flow experiment is carried out to measure the response of the double helix capacitance sensor, in which a novel method is proposed to calibrate the liquid holdup based on three pairs of paral el-wire capacitance probes. The performance of the sensor is analyzed in terms of the flow structures detected by mini-conductance array probes.     

Liquid holdup measurement with double helix capacitance sensor in horizontal oil-water two-phase flow pipes

This paper presents the characteristics of a double helix capacitance sensor for measurement of the liquid holdup in horizontal oil–water two-phase flow. The finite element method is used to calculate ...     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射（AE）作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

子波分析识别环流反应器泡状结构实验

用热膜测速技术以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了环流反应器内气液二相流速度的时间序列信号,对气液二相流速度信号中自动识别泡状流结构进行了研究。用子波分析方法,将热膜测速仪输出的气液二相流混合速度信号在时域空间和频域空间同时进行时频双局部化多尺度分解,研究了气液二相流中液相流和泡状流结构的分尺度时域特征和分尺度能谱等统计特征,利用子波能谱分析的能量最大准则,提出了一种用子波变换自动识别气液二相流中泡状流结构的新方法。     

基于自适应最优核和卷积神经网络的气液两相流流型识别方法

为了研究气液两相流的动态特性,以及解决提取的特征值少而没有代表性导致识别率不高的传统问题,利用V锥流量计和动态差压传感器获取气液两相流在不同流型下的波动信号,采用自适应最优核算法对获取的动态信号进行时频分析,把一维时域信号转换为三维的时频谱图,能够清晰描述出管道内气液两相流的流动状态。将不同流型的时频谱图通过卷积神经网络（CNN）进行学习并自动提取相应的特征值,然后使用Softmax分类器进行训练从而实现流型识别。通过对几种常见流型进行试验与分析发现,采用时频谱图结合卷积神经网络的深度学习方法识别气液两相流流型,克服了传统流型识别方法特征值提取的不足之处,能够更贴切地描述气液两相流的动态特征。此方法可以进一步研究更多种类的流型以及空隙率等。     

气液两相流的多尺度混沌特性分析

Using the high-speed camera the time sequences of the classical flow patterns of horizontal gas-liquid pipe flow are recorded, from which the average gray-scale values of single-frame images are extracted. Thus obtained gray-scale time series is decomposed by the Empirical Mode Decomposition (EMD) method, the various scales of the signals are processed by Hurst exponent method, and then the dual-fractal characteristics are obtained. The scattered bubble and the bubble cluster theories are applied to the evolution analysis of two-phase flow patterns. At the same time the various signals are checked in the chaotic recursion chart by which the two typical characteristics (diagonal average length and Shannon entropy) are obtained. Resulting term of these properties, the dynamic characteristics of gas-liquid two-phase flow patterns are quantitatively analyzed. The results show that the evolution paths of gas-liquid two-phase flow patterns can be well characterized by the integrated analysis on the basis of the gray-scale time series of flowing images from EMD, Hurst exponents and Recurrence Plot (RP). In the middle frequency section (2nd, 3rd, 4th scales), three flow patterns decomposed by the EMD exhibit dual fractal characteristics which represent the dynamic features of bubble cluster, single bubble, slug bubble and scattered bubble. According to the change of diagonal average lengths and recursive Shannon entropy characteristic value, the structure deterministic of the slug flow is better than the other two patterns. After the decomposition by EMD the slug flow and the mist flow in the high frequency section have obvious peaks. Anyway, it is an effective way to understand and characterize the dynamic characteristics of two-phase flow patterns using the multi-scale non-linear analysis method based on image gray-scale fluctuation signals.     

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%。