气水两相流多传感器信息提取与流动状态监测

气水两相流流动状态复杂多变,其流动过程的准确描述有助于两相流问题的深入研究与实际生产过程的安全运行。为实现气水两相流流动状态的识别与监测,采用局部费舍尔判别分析方法提取气水两相流多传感器数据的特征信息,最大程度地区分不同流动状态间的差异。通过构建流动状态判别矩阵计算判别函数,实现流动状态的准确识别及过渡流动过程的有效监测。     

电阻层析成像技术在两相流测量中的应用

过程层析成像技术能实时提供封闭管道、容器等过程设备内物场运动状态的二／三维测量信息,它为解决两相流参数的检测问题提供一种新的途径。本文以基于电学敏感原理的电阻层析成像技术为测量手段,实现在多相流实验装置上对气／水、油／水两相流二维／三维时空分布信息的实际测量;介绍了基于测量数据特性分析的在线流型识别技术和相含率的估计方法,应用现代数据处理和模式识别技术进行数据融合与提取,实现两相管流流型识别和分相含率的估计;通过开展相关测量的研究,初步实现两相流中离散相流量的测量。     

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.     

油气水多相流压力和压差信号特征分析与流型在线识别

在宽广的实验参数范围内测量了水平管内油气水多相流动时压力和压差信号，对信号的时域、频域、小波尺度域、分形等特征进行了提取与分析；建立了流型的规则识别和模式识别的融合方法。经过实验测试，该方法可以识别出泡状流、分层流、间歇流和环状流，流型识别率高于９０％．     

动载下水平管内气水两相流流动特性

本文概要介绍了两流体模型及其控制方程,以及自主搭建的动载气水两相流系统实验台.利用气水两相流系统实验台旋转产生的动载条件进行了动载条件下气水两相流动实验,实时测量了空气和水的流量及试验段的压差,并在线测量了气水两相流动窄隙率.结果表明,过载对两相流动特性尤其足流量、压力和压降有显著影响.该研究结果在某种程度上有助于将两相流研究从自然状态扩展到载荷作用状态,同时为动载下气水两相流流动和传热的数值分析和理论研究打下一定基础.     

基于非接触电导的气液两相流参数检测系统

研究了电容耦合式非接触电导检测技术(C~4D)应用于气液两相流测量的可行性,建立了一套基于非接触电导的毫米级气液两相流参数检测系统。利用所建立的系统,在内径为5 mm,9 mm的水平管上进行了气液两相流实验,获得了不同流型下的电导测量信号,并对段塞流、波状流、泡状流和环状流四种典型流型下的电导信号进行了分析与比较。研究结果表明,所建立的基于非接触电导的气液两相流参数检测系统是有效的,C~4D技术应用于气液两相流参数测量是可行的。不同流型下所获的电导信号特征均表现出明显差异,有望用于流型辨识。     

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%。     

多元时间序列复杂网络流型动力学分析

针对气液两相流流动特性,利用有限元分析方法设计变曲率对壁式电导传感器.采用设计加工的传感器在多相流装置上进行气液两相流动态实验,并测得多组对应于不同流型的电导波动信号. 基于测量数据,采用多元时间序列复杂网络构建算法构建对应于不同流型的复杂网络.在此基础上, 对网络的社团特性进行了分析, 研究发现,不同的社团结构对应于不同的流型,而社团内部网络特征可有效刻画不同流型内在动力学特性.多元时间序列复杂网络分析可为两相流流型演化动力学特性研究及流型识别提供新理论、开拓新途经.     

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…     

基于连续图像灰度序列混沌特性的油气水三相流型识别

以35号润滑油、空气和自来水为试验介质,应用高速摄像机对垂直上升管内的油气水三相流的六种典型流型进行了动态图像的拍摄.提取每一帧图像的灰度均值组成时间序列,对其进行混沌特性分析,提取序列的HURST指数,关联维以及分别以2和e为底的最大李亚普诺夫指数,组成特征向量,输入支持向量机进行流型分类.试验结果表明:连续图像的灰度时间序列的混沌特性能够对油气水三相流的典型流型进行很好的表征,结合支持向量机进行分类,识别率达到90%以上,为流型的在线识别提供了一种新方法.     

微重力条件下90°弯管气液两相流型研究

本文报道了微重力条件下90°弯管内气液两相流型实验结果。弯管内径12.7 mm,弯曲半径76.5mm,气、 液两相表观流速分别为1.0—23.6 m/s和0.09—0.5 m/s。本文分析了观测到的弹状流、弹-环过渡流和环状流的典型特 征,比较了与微重力直管内相应流型间及常重力弯管两相流型间的异同。     

非圆小通道内水-空气垂直上升流动流型研究

微化工机械以及紧凑式换热器的发展,使非圆截面小通道在工程中获得大量应用,但现有文献针对非圆截面小通道内两相流动的研究报导屈指可数。本文采用可视化手段研究了水力直径分别为2．886 mm和1．443 mm的三角形截面并联小通道内水-空气垂直上升流动,表现气速0．1~100 m／s,表观水速0．1~6 m／s。根据观察和测量结果,总结得到了流型转变界限,并获得了典型流型图像。将本文的实验结果与前人的研究结果对比表明:通道的截面形状和水力直径均对非圆截面小通道内两相流型转变界限有显著的影响。     

基于非完整周期信号的集输立管流型在线识别

为改善集输立管系统流型识别实时性,本文初步提出了一种基于非完整周期信号的识别方法。从严重段塞流过程中液塞生长、液塞流出、气液喷发、液塞回落的某一阶段或相邻两阶段选取较短时长的压力、压差波动信号序列,采用计算速度较快的方法进行特征提取。通过自组织神经网络融合局部流动特征,描述集输立管系统空间流动特性,实现流型识别。本文实验流速范围内,该方法对稳定流型与不稳定流型的平均识别率达到90%以上,初步验证了该方法的可行性。     

气液两相流波动信号的时频谱分析研究

为了研究气液两相流不同流型的动态特性,通过小波变换、希尔伯特-黄变换及自适应最优核三种时频方法对气液两相流动态差压信号进行处理.通过对时频谱的分析,可以清晰看出当流型从泡状流向弹状流、塞状流的转化过程中,信号的主要能量由15—35 Hz之间的频带向0—8 Hz频带转移,在弹状流时出现了两个谱峰.实验结果表明:希尔伯特-黄变换及自适应最优核方法的时频分辨率比小波分析高.基于自适应最优核方法的脊信息的提取,克服了模糊平面加窗效应的影响,对气液两相流动态信号表现出更高的时频分辨率,并增强了时频平面信息的可读性. 关键词： 气液两相流 流型识别 希尔伯特-黄变换 自适应最优核     

蒸发器内流动沸腾过程的可视化实验及调控

本文基于Simulink仿真和高速显微摄像仪设计搭建了一套闭式泵驱两相流回路系统,该系统具有可视化观测和自动控制小通道蒸发器流动沸腾传热过程。开展了小通道蒸发器内流型演变、传热特性和温度动态变化调控的定量研究,重点关注流型、流量、热负荷之间的耦合关系。研究结果表明,所构建的两相流回路系统借助储液罐控温调节能够实现系统运行参数的快速准确调控。小通道内工质流动沸腾呈现出单相流、泡状流、弹状流、搅拌流、环状流和反环状流等流型。对流传热系数随着热负荷增大经历单相流与两相流共存的急剧上升阶段、全区域两相流稳定区的均匀缓慢上升阶段以及处于临界不稳定换热区附近的下降阶段。并且,所采用的自动热控制算法能够实现流量、过冷度、壁温等运行参数的快速准确调控,赋予了泵驱两相流回路系统良好的热管理性能。     

重力热管喷涌不稳定性调控判据

重力热管内的两相流型对其工作特性有着至关重要的影响.本文借鉴垂直圆管内两相流型转变的实验研究结果和近饱和自由降膜流始发沸腾的观测结论,通过简化分析,给出重力热管蒸发段内由泡状流向弹状流过渡的流型转变判据.在低饱和蒸汽压和高过冷度下,这种流型转变将导致周期性振荡的两相流不稳定性,这就是喷涌不稳定性;因此,流型转变判据也就是喷涌不稳定性调控判据.文中还结合数值计算实例,指出影响流型转变的重要因素.     

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.     

基于水平集方法的低渗砂岩数字岩心气水两相渗流模拟

低渗致密砂岩气藏孔喉结构复杂,气水流动及分布规律表征难,常规岩心实验精细刻画困难。基于真实低渗砂岩岩心,利用Micro-CT扫描技术构建储层三维数字岩心,提取连通孔隙结构并建立非结构化四面体网格模型。结合水平集法与N-S方程,建立气水两相流数学模型并利用有限元方法进行求解,研究低渗砂岩气水两相流动中的水驱气过程、残余气分布特征、岩石润湿性对两相流的影响以及并联通道中的窜流特征。结果表明：利用水平集方法能清晰地观察到气水两相分布特征与驱替前缘的运移规律;岩石润湿性对两相流过程影响较大,水湿条件下采出程度更高;并联通道中的窜流现象明显,大通道中水相优先突破并形成优势流动通道,狭小通道中的流动受毛管现象影响,存在较大的附加阻力。     

用电导法测定两相流平均截面含气率的试验研究

一、绪言 两相流道中某一截面上的平均截面含气率α是两相流动和沸腾传热研究中的一个重要参数。学者们提出了许多计算α的数学模型,但因它与流型、热流密度,质量含气率及流动方向等都密切相关,依靠理论模型进行计算目前尚有局限性,因此α的实验测定仍然十分重要。本法可用于连续测量,对流型影响甚微,灵敏度高,而量测惯性小。     

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.