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。     

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 。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

微机电系统热式流量传感器计量原理的数值研究

采用计算流体力学仿真手段,根据MEMS热式流量传感器的计量原理进行机理建模,对不同流速下微机电系统传感器表面的温度场分布进行数值模拟与分析,考察了传感器温差输出信号与标准流速之间的关系,所得结论与理论相符。同时,通过与实验数据比较,验证了仿真模型的正确性。此外,通过分析热式流量传感器在不同温度和压力下的热场特性,发现其存在一定的温度和压力效应。当工作温度、压力波动较大或严重偏离标定状态时将带来较大的测量误差。     

流式细胞仪样品流速及聚焦流测量方法研究

为提高流式细胞仪的探测分辨率和数据检测的稳定性,需要精确控制样品流速,并分析样品流速和鞘液流速对样品聚焦流的影响,可通过样品聚焦流直径和样品聚焦流在流动室流道中的相对位置来评价样品的聚焦状况。利用蠕动泵运动特点,设计了一种平均流量称重法测量样品流速的方法,并与微流量传感器测量结果作比较;采用最小二乘法线性拟合蠕动泵的控制电压和样品流速之间的函数关系,并采用显微成像法直接测量和分析样品流速和鞘液流速对样品聚焦流直径、偏离流动室流道中心线的距离的影响。实验结果显示,采用平均流量称重法与微流量传感器测得的样品流速的线性相关系数高达0.982 8;蠕动泵的样品流速与其控制电压的线性相关系数高于0.99,说明利用该线性关系可以实现样品流速的精确控制;采用的显微成像法能快速方便地测得样品聚焦流的直径及位置,为流式细胞仪样品流速、鞘液流速的调控以及液流器件组装精度的测试提供了指导方法。     

基于1D-CNN-AdaBoost及电阻层析成像的两相流流型辨识

基于电阻层析成像(ERT)系统采集的垂直管气液两相流测量数据,将一维卷积神经网络(1D-CNN)与AdaBoost(Adaptive Boosting)相结合,构建1D-CNN-AdaBoost算法,进行了气液两相流流型辩识研究。该算法使用5个1D-CNN作为弱分类器,通过实验数据样本训练,结合AdaBoost形成最终的强分类器。将1D-CNN-AdaBoost算法与BP神经网络、支持向量机及决策树算法进行比较,结果表明,1D-CNN-AdaBoost算法辨识正确率高于其他算法,平均辨识正确率可达97%。     

经验模态分解和空间滤波在两相流速度测量中的应用

在利用空间滤波和电容传感器测量两相流速度时,需要准确测量电容传感器输出信号的带宽.针对此问题提出一种利用经验模态分解算法来测量传感器带宽的方法.文章首先介绍电容传感器的空间滤波效应和经验模态分解的基本原理,并给出固体速度和电容传感器输出信号带宽之间的关系.然后将经验模态分解和平滑滤波器结合对测量信号进行平滑处理,测量处...