用于气水两相流流型识别的ERT信息融合方法

气水两相流在生产过程与科学研究中有十分重要的地位。流型识别作为两相流研究的基础,对于两相流过程参数精确测量起重要作用。信息融合技术可消除多传感器信息间可能存在的冗余和矛盾,降低其不确定性,实现比单一信息源对被测过程更完全、准确、可靠的测量和描述。本研究分别采用数据级融合与特征级融合实现双截面电阻层析成像系统两测量截面间测量信息融合,结合支持向量机实现水平管道气水两相流流型识别率的提高。通过识别结果的对比,研究了这两类信息融合方法提高流型识别率的原因。     

基于C~4D技术的气液两相流相含率测量新方法

本文提出了一种基于电容耦合式非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C~4D)技术的气液两相流相含率测量新方法。研究工作主要包括两部分:1)研制一种新型六电极C~4D传感器;2)作为初步研究,利用新型六电极C~4D传感器对气液两相流(层状流)进行相含率测量实验。研究结果表明,C~4D技术应用于气液两相流相含率测量是可行的,研制的新型六电极C~4D传感器是有效的,C~4D技术有望为气液两相流相含率测量提供一条有效的新途径.     

流化床干燥过程压力和电容层析成像测量分析

流化床干燥过程中床料物质属性和流动状态发生改变较大,单一的压力测量难以提供过程的全面信息。本研究将压力和电容层析成像(ECT)结合,用于干燥过程在线监测,探究不同工况下流化床的波动特性及不同参数对干燥过程的影响。结果表明,压差频谱分布可以反映颗粒密相和气泡相的波动特征;电容层析成像可以用于测量床料湿度和浓度分布。压差和电容层析成像的结合为流化床干燥过程关键参数提取、流动状态在线测量提供了一种新的方法。     

气液两相流相含率测量新方法研究

本文基于电容耦合式非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C~4D)技术,提出了一种气液两相流相含率测量新方法。该方法基于新型六电极阵列式C~4D传感器,首先获取气液两相流电导信号,然后利用所获电导信号,结合LS-SVM回归方法分别建立三种典型流型(泡状流、环状流和层状流)的相含率测量模型。实际测量时根据流型选择相应的相含率测量模型,计算获得相含率。在内径为47.5 mm管径下进行相含率测量静态实验,研究结果表明,所提出的气液两相流相含率测量新方法是可行、有效的。在三种典型流型下的相含率测量最大绝对误差均小于9%。     

油水两相流含水率测量组合传感器

针对水平管油水两相流中水相导电时,实现含水率0~100%范围测量问题,提出一种用于油水两相流含水率测量的电导和电容组合传感器。根据两相流中连续相的不同,选择不同传感器测量数据实现含水率的测量。通过对油水两相流实验测试数据的分析,得到电导和电容传感器在全含率范围测量时的响应特性,并实现传感器间数据选择。实验结果表明,含水率25%是传感器切换关键区域。将电导和电容传感器测试数据与含率测量模型结合,可实现含水率的全范围测量,测量结果具有较高的精度和良好的线性度。     

基于微透镜阵列的实时三维物体识别

提出一种基于微透镜阵列多视角成像特点,将三维物体的深度信息转化为二维透射像阵列的角度信息,利用光学二维图像识别技术,实现对三维物体识别的方法.对识别过程进行了理论分析和计算,用匹配滤波的方法实现了对三维物体骰子的实时识别.实验结果表明,本方法的相关识别能力较高,并且具有很强的灵活性,对于有微小旋转、微小平移的三维物体也可进行识别.     

基于数字全息干涉术的液相扩散过程可视化

提出了利用数字全息干涉术可视化观测液相扩散过程.实验中,采用马赫-曾德干涉仪光路记录乙醇与水之间两相扩散过程的多幅数字全息图;再通过数值再现不同扩散状态的波前相位分布,获得液体中的摩尔浓度分布;最后,根据菲克定律获得两相流扩散系数.结果表明:利用数字全息干涉术可实现对液相扩散传质过程的快速、实时及高精度测量;该方法还具有可实现远程监控、拥有大量微观数据的优点;此外,采用文中全息干涉光路结合波分与角分复用技术可实现多相流扩散系数的测量,为获得溶液中非线性变化特征参量提供了有效技术手段.     

基于V型内锥流量计测量气/水两相流的研究

V型内锥流量计是近年来被广泛关注的新型差压式流量测量装置,开展V型内锥流量计在两相流测量中应用的研究,可以拓展其适用范围,为解决两相流测量提供一种新的工具.本文针对水平管道(50 mm口径)中的气/水两相流,应用等效直径比β=0.65的V型内锥进行了实验研究,介绍了流出系数的标定方法,及分相模型下V型内锥修正系数θ的确定步骤,并应用基于流型修正的林宗虎关系式实现了气/水两相流测量,验证了采用V型内锥流量计测量气/液两相流的可行性.     

基于数字全息干涉术的液相扩散过程可视化（英文）

提出了利用数字全息干涉术可视化观测液相扩散过程.实验中,采用马赫-曾德干涉仪光路记录乙醇与水之间两相扩散过程的多幅数字全息图;再通过数值再现不同扩散状态的波前相位分布,获得液体中的摩尔浓度分布;最后,根据菲克定律获得两相流扩散系数.结果表明:利用数字全息干涉术可实现对液相扩散传质过程的快速、实时及高精度测量;该方法还具有可实现远程监控、拥有大量微观数据的优点;此外,采用文中全息干涉光路结合波分与角分复用技术可实现多相流扩散系数的测量,为获得溶液中非线性变化特征参量提供了有效技术手段.     

基于超声非线性参数的油水两相流相含率检测

超声法相含率检测,主要基于声速与声衰减这两个声学参数计算流体的分相含率。然而,对于油水两相流,油与水的声速与声衰减差异较小,检测灵敏度较低。相比之下,油水两相介质的超声非线性参数区别较大,在检测灵敏度上有明显优势。本文提出了基于超声非线性参数的油水混合物相含率检测方法,以油水两相混合液体中超声非线性传播模型与混合液体超声非线性参数的混合定则为基础,归纳含水率对流体超声非线性参数的调制规律。结合插入比较法的非线性参数测量方法,明确含水率与二次谐波幅值的关系基础上,构建相含率测量模型,实现油水混合流体相含率准确测量。     

Void fraction prediction in two-phase flows independent of the liquid phase density changes

Gamma-ray densitometry is a frequently used non-invasive method to determine void fraction in two-phase gas liquid pipe flows. Performance of flow meters using gamma-ray attenuation depends strongly on the fluid properties. Variations of the fluid properties such as density in situations where temperature and pressure fluctuate would cause significant errors in determination of the void fraction in two-phase flows. A conventional solution overcoming such an obstacle is periodical recalibration which is a difficult task. This paper presents a method based on dual modality densitometry using Artificial Neural Network (ANN), which offers the advantage of measuring the void fraction independent of the liquid phase changes. An experimental setup was implemented to generate the required input data for training the network.ANNs were trained on the registered counts of the transmission and scattering detectors in different liquid phase densities and void fractions. Void fractions were predicted by ANNs with mean relative error of less than 0.45% in density variations range of 0.735 up to 0.98 gcm⁻³. Applying this method would improve the performance of two-phase flow meters and eliminates the necessity of periodical recalibration.     

基于滑速比的气水两相流气相流量计算方法研究

目前对气水两相流的分相流量的研究中,多是针对两相流总流量和液相分相流量进行,对气相分相流量的研究很少.本文利用文丘里管和含气率传感器对空气水两相流气相流量计算方法进行了研究,在均相流模型基础上考虑了滑速比因素造成的影响,探讨了两相流气相流量计算方法.结果表明,该方法相对于传统的均相流模型在计算精度上得到了显著提高.     

单纤光纤探针测量空泡份额的实验研究

1前言气（汽）液两相流广泛应用于工业过程中。空泡份额是气（汽）液两相流的重要参数，它与流场、压力、热流密度和流型等密切相关。由于目前的理论计算模型还有较大的局限性，因此实验测量是研究气（汽）液两相流空泡份额的最主要的研究手段。经过近几十年的研究，各国学者开发出了许多有价值的空泡份额测量方法，其中包括平均空泡份额测量方法和局部空泡份额测量方法，这些测量方法本身各有各的局限性和一定的针对性。本文研究水平管束间汽液两相流流动和沸腾传热特性，流道中加热管柬的存在对流体流动产生强烈的影响，使管束间汽液两相…     

差压法测量两相流相含率的研究

本文通过差压式测量方法,对气液两相流中含气率及油水两相流中含水率的测量进行了深入的试验研究。通过水平及垂直上升段的结构组合,测量气液两相流中的含气率值,在对流型测量与分析的基础上,建立了不同流型下垂直上升段与水平段摩擦压降间的修正关系式,减小了测量误差;通过采用一缓流的垂直下降段,测量油水两相流中的含水率值,获得了好的结果。     

An image reconstruction algorithm based on Bayesian theorem for electrical resistance tomography

Electrical resistance tomography (ERT) is considered to be one of the most promising process tomography techniques for two-phase/multiphase flow measurement due to the advantages such as high speed, low cost and non-intrusive sensing. The iterative image reconstruction algorithm based on Bayesian theorem has been derived to solve the ERT inverse problem. It is taken into account, which is different to the existing ERT image reconstruction algorithms, including the prior probability of the permittivity distribution and the noise information in the measurement data. Both simulation and experimental data were carried out for typical two-phase flow regimes. The flow regimes are identified according to the reconstructed images of the Bayesian iteration method and conventional methods. Results obtained indicate that the Bayesian iteration method improves the reconstructed image quality with the traditional linear back projection (LBP) and reweighted least squares (RLS). Therefore, the Bayesian iteration method is suitable for identification of online two-phase flow regimes.     

小管径气液两相流空隙率波传播的多尺度相关性

空隙率波是气液两相流系统的特殊物理现象,理解空隙率波的传播特性对揭示两相流流型转变与流速测量物理机理具有重要意义.本文首先考察了典型非线性系统的多尺度互相关特性,发现去趋势互相关分析方法可有效揭示系统的多尺度非线性动力学特征;然后,通过采集垂直上升小管径气液两相流电导传感器阵列上下游空隙率波动数据,提出采用多尺度去趋势互相关分析方法探测空隙率波传播的多尺度互相关特性,并提取了低尺度空隙率波互相关水平增长率;另外,通过计算空隙率波空间衰减因子,考察了气液两相流空隙率波传播的结构不稳定行为.结果表明,空隙率波结构的多尺度互相关特性与其空间衰减特性具有较好的物理关联性:对于气液两相流过渡流型,低尺度空隙率波互相关水平增长率较高,且与较为稳定的空隙率波传播特性相对应;而当气液两相流空隙率波明显衰减或放大时,空隙率波互相关水平增长速率一般较低.     

子通道内空泡份额的实验研究

本文以低压空气－水为介质，对子通道内的空泡份额分布进行了实验研究，使用电导探针测量系统测定了子通道内的空泡份额分布。通过实验数据的整理，得到了截面平均空泡份额，并将实验结果与已有的计算截面平均空泡份额的方法进行了比较，在此基础上，讨论了子通道内截面平均空泡份额的计算方法。     

倾斜下降管气液两相分层流截面含气率的计算与液层高度的预测

分层流是气液两相流中常见的流动型式，分层流中液层高度是计算的基本数据，由于界面波的存在，对液层的测量和预测都很困难．Ｖｌａｃｈｏｓ提出了预测气液两相分层流液层厚度的关系式，但这一关系式并不适用于倾斜下降管气液两相流．本文提出了计算倾斜下降管气液两相分层流截面含气率的理论模型，在这种模型下得到的截面含气率和实验结果符合良好．在大量实验的基础上，考虑了倾角、管径、气液各相折算速度的影响，根据实验数据提出了预测液层厚度的关系式。     

垂直加热管内下降两相流瞬态空泡率的数学模型研究

本文提出瞬态垂直下降流动管内两相流空泡率的数学模型和其计算方法，可用来计算介质流量瞬变和加热负荷瞬变时管内各处的空泡率．为了验证模型计算的精确性，在R－12实验台架上进行了空泡率的测量，同样工况下，测量与计算结果相当一致．流量瞬变时的最大平均偏差小于13％，热负荷瞬变时小于15％．由此可认为本模型方法，可用于工程计算，尤其适用于棒束之类的复杂流道．     

应用多传感器时间融合的塞状流测量研究

气液两相流由于其自身的复杂性,流型、流量等流动参数的测量一直是研究的重点和难点.应用多传感器数据融合技术测量气液两相流可以从多角度揭示流体信息,提高流动参数的测量精度.多传感器系统主要由截面信息测量系统和V型内锥式流量计构成,在利用相关技术对截面测量信息与V型内锥式流量计的测量数据进行时间融合的基础上,对水平管气液塞状流经行了分段式的流量测量.测量中将气塞和液塞分开计算,并引入了等效干度的计算,通过对实验结果进行的误差比较,验证了该方法是可行的,而且能一定程度上提高测量精度.