层析成像技术在过程检测中的应用──电容式两相流层析成像系统

介绍一种采用电容式传感器的两相流层析成像新方法。该法利用安装在两相流管道 周围的多个电容极板对流体扫描测量，并将所测得的数据输入计算机进行成像，得到 管道某截面上的两相分布图像。一台采用８个电极的系统模型已在最近组装完毕，并进 行了对静态分布模型的成像实验。对实验结果进行了分析并讨论了上述系统改进的可能 性。     

应用电阻层系成像技术测量垂直管道气/液两相流分相含率

通过对垂直管道中气／液两相流截面相含率测量影响因素的分析,以电阻层析成像系统为检测工具,提出了提取原始测量数据边界特征值的方法和描述气／液两相流截面相含率的特征函数,得到了气／液两相流的截面含气率,仿真计算与实验测试结果表明,在研究导电的液相为连续相的气／液两相流情况下的分相含率时,上述方法是一种有效的测量手段．     

提高电阻层析成像实时性能的研究

电阻层析成像（ERT）是两相流／多相流检测的新技术,其动态实时性能直接关系到能否应用于工业过程参数检测和监控,为此分析了影响ERT实时性能的主要原因,着重介绍了利用有源高通滤波方法提高实时性能的理论和实验研究结果,给出了影响实时性能的瞬态过程分析。     

用于两相流检测的电阻层析成像系统

针对两相流流动过程变化快速等特点,设计并实现了一种基于CPCI(compact PCI)总线的电阻层析成像系统,该系统硬件结构采用可重构、框架式、柔性测试设计思想,将系统各功能分模块实现.通过FPGA实现各模块内功能的实现与控制以及模块间协作,利用DMA方式实现检测数据的高速传送;系统上位机人机交互软件同样采用模块化设...     

电阻层析成像场域的三维仿真

为了进一步认识电阻层析成像(ERT)系统中敏感场的分布特性,通过采用有限元数值仿真(FEA)的方法建立三维模型并求解,得到了ERT传感器敏感场的三维空间分布,分析了场域分布的不均匀性。并在此基础上,研究了电极构造、空间排列、激励模式等对所建立的场域带来的影响,结果显示,电极长度增加可以改善激励场域,而且相对激励模式所产生的场域要优于相邻激励模式。这些结论为改进敏感场电极阵列的设计,降低反成像算法带来的误差以及还原图像的解释等提供了便利与依据。     

超声层析成像监测气／液两相泡状流体分布

综述了绕射、反射和透射３种不同模式超声层析成像系统的原理及在气／液两相流体分布状况监测中的应用现状，说细论述了透射模式ＵＣＴ系统在气／液两个泡状流体分布状况实时监测应用中的理论描述、系统构成及算法实现。最后，在仿真研究和实验研究的基础上论述了ＵＣＴ系统的发展和应用前景。     

双截面电阻层析成像系统设计

为了扩展电阻层析成像系统的测量范围,提出了一种采用电压激励、电流测量模式的双截面电阻层析成像(ERT)系统,可避免因负载电阻增大而导致的电压饱和现象.分析了双截面ERT系统采用异步工作模式的不足,提出了双截面同步工作模式,并给出了该模式下的三维敏感场有限元仿真方法.实验结果表明,该系统的测量数据相对变化量的均方根误差最大值不超过0.15%,各通道测量数据的标准方差可控制在0.03%～0.12%之间,显示出良好的数据重复性及通道一致性.竖直管内的气/液两相流实验表明,系统测量范围得到了有效扩展,该双截面ERT系统可实现两相流的在线测量,实现流型和截面气体持率的在线监测.     

微重力下气液两相流流型转换的通用关系式

为了预测微重力下气液两相流流型及其转变条件,综述了已有的微重力下气液两相流流型的研究工作,分析、比较了各种研究方法的特点和结果,对已公开发表的１７组微重力下流型的实验结果、共计８００多个实验点,以新的量纲为１的坐标进行重新整理,绘出了流型图。从两相流体内部相互作用力的角度,阐述了微重力下流型变迁的机理,分析了管径、流体粘度、表面张力等对流型转变的影响。以所有这些实验点为基础,拟合出了微重力下气液两相流流型转变的通用关系式。     

基于电阻层析成象技术的两相流检测的仿真

利用作者建立的电阻层析成象(ERT)仿真软件,对ERT应用于两相流检测进行了仿真研究·求出ERT敏感场的数值解,分析了敏感场灵敏度特性,最后得到仿真结果重建图象·仿真计算结果与理论解析解均方根误差低于1%,表明仿真过程是可信的·通过实际设定的5种典型两相流流型与重建出的图象比较,浅析了ERT应用于两相流检测的主要问题和努力方向·     

水平管气水两相流分相界面识别

气液两相流中界面波动的存在,使得两相流的传热、传质及阻力特性发生很大的变化,因此对气液两相流界面波动理论和实验的研究有着重要意义.基于电阻层析成像(ERT)技术将独立成分分析和多尺度分析结合提取水平管气液两相流分相界面波动信息,通过与ERT纵断面成像时间序列的比较分析,并且经过大量的实验验证表明,对水平管气液两相流中的弹状流、分层流、波状流,该方法可有效地获得界面波动信息;对塞状/泡状流提取的独立分量呈现出高频特性,进一步结合多尺度分析可获得界面波动信息.     

上倾管内油水两相流流型实验研究

国内多条成品油输送管道在投产和运行过程中,采用“水联运”投产方式所造成的上倾管道低洼处积水现象引起了严重的管道内腐蚀问题。利用上游来油将低洼处积水携出管道能有效缓解内腐蚀。采用0#柴油、去离子水在内径100 mm的上倾管道内观察油水两相流流型并测量油携水临界流速。结果表明,随油流黏性力增大和管道倾角增大,油水两相流依次呈现波状分层流、有水滴的波状分层流和油相占主导的分散流3种流型;同一流型下,油相能将水相携入上倾段的最低临界流速随倾角增大而增大;倾角从20°增大到25°使流型从波状分层流转化为有液滴的波状分层流时,油相能将水相携入上倾段的临界流速从0.203 m/s减小为0.187 m/s;倾角从30°增大至35°时,使初始流型从有液滴的波状分层流转换为水相在油相中的分散流,油相能将水相携入上倾段的临界流速从0.205 m/s减小为0.194 m/s;油相能将水相完全携出上倾段的临界流速随倾角增大而略有增大;发生流型转化的流速随倾角增大而减小。     

采用改进的PCA算法测量两相流相浓度

针对现有图像重建算法以定性为主,所引起的相浓度参数测量精度有限的问题,该文提出了在对电容层析层像系统传感器测量数据进行分析时,采用主成份分析(PCA)结合人工神经网络反向传播(BP)算法,通过训练神经网络,得到从电容测量值到相浓度之间的对应关系。样本测试可以得到很好的结果,网络输出浓度与设定浓度之差可以控制在±5%范围之内。证明该方法测量两相流相浓度参数是可行的。     

两相流参数的测量

本文综述了无相变两相流系统的各种测量技术,并依据测量方法的不同将两相流测定技术进行分类,进而进行系统的比较与讨论。文中对两相流系统中的局部测量技术作了详细的介绍。     

小波变换在两相流速度测量中的应用

介绍一种利用空间滤波和小波变换处理两相流信号的基本方法,首先研究电容传感器的空间滤波效应,并找出固体速度和带宽之间的关系,然后利用小波变换的滤波特性,确定传感器的带宽,进而求出固体速度·最后给出对实际测量信号的处理结果·     

靶式流量计差压及冲量特性在两相流测量中的应用

本文提出了一种新的气液两相流双参数测量方法—一利用单一的靶式流量计实现两相流流量及质量含气率的同时在线测量,并建立了相应的理论模型.实验结果表明,该方法是可行的,具有测量元件简单、待测量少、成本低、易于实用化等优点。     

时间序列分析和参数识别方法确定两相流流态

用时间序列参数模型来分析两相流的状态．通过实验装置来拾取两相流的压力、压差信号，采集有序数据组．借助于ＭＡＴＬＡＢ语言及其软件工具包将有序数据拟合为ｎ阶自回归参数模型ＡＲ（ｎ），优选模型阶数ｎ值，通过ｎ值的变化来考察两相流的流态．     

孔板在两相流中的相分离效应与两相流湿度测量

两相流流过孔板产生相分离。文中用假设的理想化相分离模型和孔板两相流分相模型，论证了孔板的相分离效应产生两相流测量中的孔板差压脉动噪音，孔板差压方根的脉动幅度正比于液相流量。根据这一论证推导了孔板差压噪音法测量两相流质量含液量（湿度）的理论公式。在相比份（干度或湿度）已知的条件下，使用孔板测量两相流的流量已进行了广泛的研究。文中论述的用孔板差压噪音测量湿度的方法与孔板测量两相流量的方法相结合就有可能用单一孔板实现两相流的测量。     

两相流相浓度检测技术的研究

对各种两相流离散相浓度的检测方法、基本原理、应用范围及研究成果进行了论述.分析和总结了相浓度检测技术的发展现状和存在的问题,着重分析了电容法测量两相流相浓度技术在工业应用中存在的问题及研究现状.给出了电容式相浓度传感器的设计准则,阐明了该传感器用于相浓度测量的优越性及其广阔的工业应用前景,并指出了两相流相浓度检测技术的发展趋势.     

基于小波变换的气液两相流流型信号的奇异性特征

在室内气液两相试验环道上测试了气液两相水平管流中分层波状流向段塞流的转变过程 ,采用基于小波变换的奇异性理论对流型信号局部点的奇异性进行了量化分析。结果表明 ,分层波状流和段塞流信号局部点的奇异性之间存在显著差异 ,其Lipschitz指数可以作为流型量化描述的一个新指标     

集流环结构对淬火炉内两相流流场的影响

为了分析集流环结构对淬火炉内两相流流场的影响,以常压高速氮气和雾化水混合物喷射淬火炉内的复杂流场为研究对象,采用Mixture两相流数值模型,利用CFD数值模拟软件FLUENT对其进行了数值模拟分析。分析了不同集流环角度和尺寸时对淬火炉内的流场的影响。研究结果表明,淬火炉内的流场非常复杂,内腔、外腔及集流环附近存在回流。集流环的角度对出口流速影响较小,而集流环内部直径影响较大。数值模拟结果表明,所设计的淬火炉对淬火介质的流动具有加速作用,可以实现对试件的快速冷却。