电磁波相位传感器弹状流混合介电常数分析

根据电磁波传播理论,设计了测量截面含气率的相位传感器。 通过在传感器前端加装混相器,使之转化为均相流动,实 现弹状流截面含气率的测量,并对不同流动条件下混合介电常数进行了分析。 对对数、雷列伊、串并联、H-B 和 Bruggenman 混 合介电常数预测模型进行对比评价,平均绝对百分比误差分别为 41. 51% 、6. 07% 、80. 45% 、62. 51% 和 56. 7% 。 针对弹状流,提 出一种新的加权混合介电常数预测模型,平均绝对百分比误差为 4. 37% ,71. 43% 的数据在 5% 的平均相对误差范围内。 根据同 一流动条件下基于均相流的截面含气率实验模型作为弹状流模型实验中的参比真值,对提出的混合介电常数预测模型求解的 截面含气率的结果进行验证及评价,结果表明,截面含气率预测模型的平均绝对百分比误差为 0. 34% 。     

科氏流量计应用于气液两相流测量的实验研究

以空气-水为介质,对科氏流量计应用于气液两相流双参数测量进行了实验研究.实验过程中保持液相流量一定,通过加入不同体积分数的空气来分析含气率对科氏流量计测量精度的影响,采用Weisman垂直上升管气液两相流流型图与实验数据进行了比较.结合实验结果,初步归纳出含气量、流型和科氏流量计测量精度之间的关系,总结出液相中含气影响科氏流量计测量精度的主要因素及其影响规律,为进一步研究科氏流量计气液两相流测量误差修正提供了一种技术方法.     

流型调整器在多相计量系统中的研究与应用

基于放射性原理测量相分率的多相流量计在极高含气下的含水测试精度急剧变差,某厂家MFM2000型多相流量计使用流型调整器保证了含水测试独立于含气率,从而保证了含水测量精度,进而保证了油量精度。该类型的流量计经过多次实验与现场验证,含水测试应用效果显著。     

垂直管道中气液两相流参数的图像检测方法

介绍了一种利用数字图像处理技术检测垂直管道中泡状流参数的新方法，其中利用差影算法来消除背景噪声，利用迭代法对图像进行最佳阈值分割。实验结果表明，该方法可以在线测量气液两相流中的气泡尺寸及截面含气率。     

气油二相流粘度测试方法的研究

本文研究了气油二相流粘度的测试方法，建立了一套旋转式气油二相流粘度测量装置。并在特定条件下对国产Ｎ３２液压油的气油二相流粘度特性进行了实验研究，归纳出了容积含气率与粘度之间的关系。     

一种基于图像分析的润滑油含气率测量方法

提出一种基于图像分析技术的测量润滑油中含气率的新方法。对采集到的图像进行均匀性分析,并比较不同背景下图像的差别。利用色差公式计算采样图像和基准图像之间的颜色差异,得到含气率与色值之间的线性拟合关系曲线。对油气润滑系统中实际油气两相流含气率的测试应用,取得了十分理想的效果,表明本文所建立的新型含气率测试方法具有良好的可行性,该方法不仅可以应用于油气两相流的含气率测试,而且对其他两相流的成分测试也提供了一种新的途径。     

基于激光诱导荧光成像技术的截面含气率检测研究

截面含气率作为气液两相流动过程中的基本参数之一,对石油管道的开采、输运,核反应堆冷却塔的设计等过程具有重要意义。本文提出了基于激光诱导成像技术和高速摄录系统的截面含气率直接检测方法,有效的避免管道曲率和介质折射率导致的光学畸变。在河北大学多相流循环装置进行实验,测量了18个流量点,液相流量测量范围10～35 L/min,气相流量测量范围2.0～3.0 L/min。运用计量比对的思想,对两种检测技术获得的截面含气率值求取偏差并进行修正,最大偏差仅为0.014 59。结果表明两种方法得到的截面含气率值具有较好的一致性,证明本文提出的荧光成像技术对气液两相分层流截面含气率的检测是有效的。     

新型近红外矩形差压流量计的测量模型研究

针对目前气液两相流不分离测量的难点,设计了一种基于近红外光谱技术与矩形差压流量计相结合的新型气液两相流检测装置。利用CFD流体仿真软件对影响流量计性能的结构参数进行了仿真及优化,在单相流动和气液两相动态实验的基础上,建立了相含率测量模型,修正后液相含率测量误差低于3.5%。在液相流量大于2m~3/h时,对分相流模型进行修正,得到的总流量测量误差低于4.5%。建立了两相差压与Fr_g、Frl的关系,结合相含率测量模型得到总流量测量模型,其中弹状流总流量误差低于6.5%,泡状流总流量误差低于1.5%。实验结果表明该装置用于气液两相流不分离测量的可行性,对工业领域的生产具有重要参考意义。     

含气率对往复式油气混输泵排出性能影响

为了研究含气率对往复式油气混输泵排出性能的影响及转速、含气率、流量的相互关系,基于标准k-ε湍流模型和混合多相流模型,采用计算流体力学软件中的动网格技术和用户自定义函数,在介质含气率不同时对混输泵的排出过程进行三维动态仿真模拟。结果表明:介质增压速度、最大流量、平均流量与含气率成反比。根据转速、含气率、流量关系曲线调节转速,使泵的流量与抽油机流量相匹配,为往复式油气混输泵性能参数的选择及现场应用提供数据参考。     

气侵对井下环空流量电磁测量系统的影响研究

井下环空流量电磁测量系统可以实时获取井下环空流量信息,但环空流道侵入的气体会对其测量结果产生影响,导致测量系统无法准确对钻井过程中出现的溢流和井喷问题进行预警。针对环空流量电磁测量系统受气侵影响的问题,研究首先通过建立气侵对环空流量电磁测量系统影响的理论模型,获得了环空流量电磁测量系统虚电流密度函数;其次,采用有限元仿真软件对侵入气体的不同存在状态进行动态模拟,分析环空流量电磁测量系统的虚电流分布规律;最后,搭建模拟实验平台进行不同两相混合流量下的含气率影响实验。实验结果表明,随着环空流道内两相混合流体含气率在0%～5%范围内增加,不同两相混合流量下的环空流量电磁测量系统输出电压均呈现下降趋势,采用二次函数拟合不同两相混合流量下环空流量电磁测量系统输出电压与含气率关系,可决系数R~2在0.98以上,拟合残差e小于0.011;最终通过归一化的输出电压与含气率关系式校正环空测量流量。研究成果可用于降低气侵对测量结果的影响,提高井下环空流量电磁测量系统的测量精度。     

传热管排列方式对蒸汽发生器换热效果的影响分析

基于AP1000蒸汽发生器实际模型参数,建立了三角形排列方式模型、等参数正方形排列方式模型以及等流量正方形排列方式模型,并对3种计算模型进行了Fluent数值模拟研究,分别得到其各流场的温度、体积含气率和质量含气率等参数的分布情况。进行对比分析发现,三角形排列方式模型的二次侧出口质量含气率为26. 3%,与实际运行结果符合良好,且略高于等流量正方形排列方式模型24. 6%的二次侧出口质量含气率,明显高于等参数正方形排列方式模型21. 3%的二次侧出口质量含气率。三角形排列方式的换热效果明显优于正方形排列方式。     

声空化条件下传动液中空气析出与溶解过程的研究

传动液中空气的析出与溶解影响传动系统的控制精度。传动液起到传递动力的作用,本身会溶解少量空气,溶解的空气随着压力的变化产生溶解和析出过程,破坏了液流的连续性,造成传动性能的下降,甚至影响传动系统的使用寿命。为此,基于斜压流模型,引入气体析出与溶解的气泡模型,建立传动管内的气液两相流含气率模型,考虑空气质量分数和体积分数,得到空化流动相关方程式。采用特征线法和一维有限差分法求解,获得了气液两相流主要参数的变化,包括空气析出与溶解时间常数、压力和温度对含气率的影响,并研究了含气率对体积弹性模量的影响。结果表明：传动管内的传动介质压力越大,空化程度越少;空气析出速率越小,含气率越低。传动介质受压引起其温度的变化;在空化区域,温度变化较小。当传动管内压力高于空气分离压时,传动介质的压力和体积弹性模量随含气率增大而减小;当压力低于空气分离压时,发生空化现象,含气率增加较快,但对体积弹性模量影响较小。     

泡状入流条件下旋流泵气液两相流动特性

为研究泡状入流条件下旋流泵内气液两相流动特性规律,对旋流泵进行了全流道数值模拟,并通过试验对其进行验证,分析不同入口体积含气率及不同液相流量对旋流泵内部流动结构演化的影响,并探讨流动结构与外特性的关联。结果表明,在1%～20%入口体积含气率条件下,气泡进入旋流泵后大部分聚集在叶轮轮毂附近,泵内气液两相流型主要有3种,分别为凝聚气泡流、气囊流和气液分离流;当入口体积含气率为1%时,液相介质中少量气体的混入有助于泵压升和效率的提高,而当含气率增大到5%时,泵内循环流旋涡数量增多,并且向无叶腔内聚集,从而增加了能量耗散,导致泵做功能力降低,进而降低了泵的性能。研究结果可为气液两相条件下旋流泵的优化设计和选型提供参考。     

低含气率气液两相流涡街特性研究

气液两相涡街现象广泛存在于生产实际中,由于相间作用,研究变得较为复杂。通过数值模拟和实流试验,对水平管低含气率情况下气相对两相涡街的影响进行研究。建立三维计算流体力学（Computational fluid dynamics, CFD）仿真模型,采用VOF多相流模型和RNG k-e 湍流模型,模拟气液两相钝体绕流。仿真与试验结果在定量频率上具有良好的一致性。结合仿真与试验结果,从近尾迹流场与涡拓扑、斯特劳哈尔数两方面,对不同含气率两相涡街特性进行对比研究。结果表明,在稳定涡街范围内,随着气相含率增大,对涡街起重要作用的滞止区长度增大,导致斯特劳哈尔数线性减小;同时,涡街周期性和信号质量变差,涡街能量降低,这是由于涡中心吸入密度小、速度大的气泡,造成涡的旋转能量降低,进而影响涡街的稳定性。     

考虑剪切速率及温度影响的气油两相流本构方程

针对目前关于气油两相流本构方程的研究仅限于极低剪切速率范围,且均没有考虑温度影响的现状,构建气油两相流的制备装置,提出基于图像分析的气油两相流含气率的测定方法,通过Physica MCR 101旋转式流变仪测试不同温度及含气率下较宽剪切速率范围内气油两相流的流变特性,考察剪切速率、温度及含气率对气油两相流流变特性的影响规律,给出适用于不同剪切速率及温度范围的CD15W/40润滑油气油两相流的黏度模型及本构方程。结果表明,在同一剪切速率下,气油两相流的剪切变稀性质随着温度的升高而减弱,随着含气率的增加而增强。气油两相流含气率对其黏度的影响与剪切速率有关,随着含气率的增加,气油两相流的黏度在较低剪切速率下增加,但在较高剪切速率下减小。     

基于BP神经网络的多相流计量方法的研究

针对原油中油、气、水多相流复杂的流动情况,利用气液分离器、水分分析仪、密度计和孔板流量计组合法的测量系统,提出了一种基于BP神经网络对传统密度法测量原理进行误差修正的多相流计量方法.利用MATLAB7.1对建立的BP神经网络进行训练和仿真,实验结果表明此方法用于多相流相分率和总流速的测量,误差范围均在±5%之内.     

基于压差波动法的气液两相涡街功率谱特性分析

气液两相流体横向绕过圆柱体流动时，在圆柱体后部会产生漩涡交替脱落现象，导致圆柱体两侧压差波动，测量该压差波动信号并通过DFT变换可以得到功率谱。采用此方法对矩形通道内垂直上升气液两相绕流的涡街特性进行实验研究，实验中雷诺数范围为1．1×10^4-2．8×10^4，截面含气率范围为0～0．15。实验结果表明：在实验条件范围内，含气率d〈0．1时差压波动信号的功率谱图存在峰值，并且随着含气率的增加峰值降低，当含气率α≥0．1时，功率谱图上已经没有明显的峰值，表现为随机脉动；雷诺数对功率谱特性影响小。     

计算法计量不满管污水流量的研究

本文介绍的不满管污水流量测量是根据管道中液位的测量值直接计算出污水流量。论述了测量原理和流量计算公式，介绍了一种适用于污水液位测量用的电量检测式抗沾污电容传感器。最后，简述了污水流量计的构成及其在实验室的实验结果和现场运行情况。     

油液内气泡半径和含气量模型研究

针对液压油液内空气析出现象,研究压力变化时气泡尺寸和含气量变化规律。在分析气泡界面受力基础上,推导气泡半径和油液含气量的解析模型,通过与数值计算结果对比验证解析公式具有较高精度,理论分析气体随压力升高而发生的溶解和扩散现象对气泡半径和含气量的影响。搭建气泡尺寸测试试验台验证解析模型可准确计算气泡半径。对初始半径为0.095mm和2.9 mm的两个气泡跟踪测量结果表明气泡溶解和扩散导致气泡半径缩小加快,其影响程度决定于气体在油液的溶解度;对不同含气率的油液测量表明气泡分布呈现对数正态分布特点,经数据拟合气泡半径分布函数可由统一公式表示。最后,根据含气量模型推导其变化率的表达式,研究表明油液压力及其导数是影响含气量变化的主要因素。     

气油二相流含气率标定方法的研究

气油二相流是工程中常见的一种多相流，如何标定其含气率一直是气油二相流研究中的一个难点。本文通过对几种气油二相流含气流的标定方法研究，结合作者实践，分析了各种方法的特点，认为量筒法，压力法及浮法能力方便，准确地用来对气油二相流含气率进行标定。