摘要：提出将电阻层析成像(ERT)技术应用于冰水两相流相含率、相分布等特征参数的测量,并设计了ERT测量系统,研究了基于图像的相含率计算方法。阐述了ERT系统的工作原理,提出了16电极ERT系统的设计方案。介绍了线性反投影图像重构算法(LBP);并结合数字图像处理技术,提出了截面相含率的计算方法。最后,通过一组实验验证了电阻层析成像技术应用于冰水两相流检测的可行性。实验结果表明:通过ERT系统可以获得管道内冰柱在水中的位置以及实时运动结果,直观反映冰水两相介质的相分布;另外,通过ERT系统可以近似地真实反映冰柱的相对大小,两次截面相含率测量误差分别为6%与2.8%。研究表明,ERT技术可以实现冰水两相流的实时在线监测,而且具有良好的测量准确度。

摘要：讨论了基于射线法测量两相流参数与流体动态变化的关系,推导出由于介质动态变化导致射线计数误差与相含率测量误差的公式,并分析了动态误差与射线源及输油管道直径选择的关系,为利用射线检铡两相流相含率设计方案提供了理论参考。

摘要：弹状流是多相流中常见的流型,流动参数相含率的准确测量是分析流动状态、求取混合物平均密度的前提,对石油、化工等领域意义重大。首先根据菲涅耳定律及麦克斯韦方程理论,推导出管道圆弧上近红外光的能量分布特性。设计了一种单发多收的近红外传感器,研究近红外光在弹状流中的传播特性,通过实验证明了管道圆周各个探头接收到的电压值与探头安装角度成余弦关系。根据朗伯-比尔定律推导了近红外光探测器接收到的电压值、近红外光探测器安装角度与相含率之间的关系,建立了弹状流相含率测量模型。实验在内径为50 mm的水平透明管道内进行,气体流量在0.5 m^(3)/h和2 m^(3)/h之间,液相流量在5 m^(3)/h和9 m^(3)/h之间。研究结果表明:相含率的预测模型的相对误差在±7%之间。

摘要：针对油水两相流过程参数超声衰减测试机理问题,采用基于有限元方法的多物理场耦合数值仿真技术,建立超声波激励作用下的被测场二维几何剖分模型。通过计算油水两相流场中超声波的声压,分析超声衰减随两相流相含率变化的规律。对油水两相流水包油核心流、油水分层流,以及均匀分布的分散流分布状态下,不同的油相含率对超声衰减的影响进行数值模拟和实验验证。研究结果表明:不同的相分布和相含率对超声衰减影响较大,且之间存在一定的规律。

摘要：气液两相流广泛存在于能源化工领域,由于两相流流动特性复杂多变,为流量准确测量带来了极大困难。为了建立准确的气液两相流量测量模型,针对气液两相段塞流分相流量测量,充分利用声发射传感器捕获气液两相流动噪声的功能和近红外吸收会因介质类别产生较大差异的特性,设计了一种新型测量传感器。在文丘里管的喉管和延伸段分别安装两组声发射探头,并在文丘里管的喉管处安装两组近红外光电探测器。设计了声发射与近红外同步采集系统,以水平管段塞流为实验对象,在河北大学高精度气液两相循环装置上完成了54组段塞流试验的数据采集,并进行融合处理,得到气液两相流特征参数。引入时域分析方法,提取声发射与近红外测量数据的标准差与偏斜度。结合参数拟合方法,建立两相流流量预测模型并进行误差分析。经验证,92.6%的流量预测值的相对偏差在±20%以内。结果表明,基于声发射传感器与近红外传感器的多传感器信息融合方案为气液两相流流动特征参数研究提供了一种新的思路。

摘要：传统电导法测量气液两相流持液率时,测量精度易受流型影响。为此,提出了基于强制环状流的电导法气液两相流持液率测量技术,通过数值模拟和室内试验,用单头电导探针直接测量法对气液两相流持液率进行了测量研究。研究结果表明:当进口气液比一定时,气体不足以携带液体,但气相折算速度的逐渐增加使气体开始携带液体,液膜厚度随之不断增加,且随着气体体积流量的增加,液膜厚度呈先急速增加后趋于平缓态势;当入口气相表观流速一定时,随着液相体积分数的增加平均液膜厚度也随之增加,但随着流动路径增加,液膜变薄;该测量装置有效测量范围为气相表观流速5~20 m/s,液相表观流速0.079~0.480 m/s。研究结论可为移动式探针寻找强制环状流气液界面装置的设计提供理论依据。

摘要：针对管道内流体测量需求,提出基于LC无线无源谐振式传感技术的测量方法。在绝缘管道外表面设计螺旋型的电容和电感,构成非接触式的流体测量LC传感器,LC谐振频率反映流体参数变化。相比常规的电容式传感技术,LC传感器能实现无源无线测试,可用于非实时性流体检测。对水平式管道内水气两相流,进行了静态的模拟测量,实验表明在直径10 mm的亚克力管道内,随着水相含率从10%增加到100%,传感器谐振频率变化15.51 MHz。

摘要：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Frg、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。

摘要：针对水为连续相和油为连续相的流动状态,分别使用电导和电容传感器进行测量,实现了不同连续相条件下水平管油气水三相流的含水率检测。综合两种传感器的含水率实验结果,测量的平均相对误差为4.88%,为工业管道的油气水三相流动提供了含水率在线检测的方法。