电磁相关法多相流流量传感器优化设计

摘要

多相流检测在工业领域的应用越来越广泛，比如在水利、排污、化工、冶金等行业都有体现。多相流检测的对象通常为流动性不易检测流体，石油便属于这种流体。石油工业的发展状况能影响许多工业的现代化发展进程。电磁相关法多相流流量传感器在石油生产测井中检测石油产出液方面已经得到较好的应用。该传感器依其结构特点，可应用到空间狭小的检测环境下。本课题针对这种传感器进行优化设计。
　　电磁相关法多相流流量传感器涉及众多的结构参数，如励磁线圈围数、励磁线圈匝数、励磁线圈轴向长度、检测电极尺寸、两对检测电极距离、测量管厚度、测量管管径等。本课题主要针对该传感器的励磁线圈轴向长度参数和两对检测电极距离参数进行优化设计。以及对该传感器管道管径对敏感场灵敏度的关系进行仿真分析。本论文首先介绍了电磁相关法多相流流量传感器的理论模型，分析研究了其工作机理。先是对其励磁线圈轴向长度参数的优化设计，并运用MATLAB做了数值仿真。提出新的磁场评价方法，结合数值仿真的结果，对比分析得到了经过优化的励磁线圈轴向长度参数。然后针对传感器两对检测电极部分进行仿真实验，首先在有限元分析软件ANSYS下建立了该传感器的三维立体仿真模型，设定相关参数条件进行仿真实验。然后提取 ANSYS中的仿真实验数据到MATLAB中做数值仿真，并对仿真结果进行了分析为优化设计两对检测电极距离参数提供了思路。此外，还搭建仿真模型分析了不同传感器测量管管径对传感器敏感场灵敏度的影响。
　　电磁相关法多相流流量传感器在油田生产和污水处理方面发挥着重要作用，其性能的优良决定着石油相关工业是否能最优化生产，污水排放领域的问题是否能得到合理的处理。对该传感器进行优化设计，有利于其更好的应用到工业中多相流流体检测领域，并且还为以后相关领域此类传感器的优化设计提供了方法和指导思想。

目录

声明

1绪论

1.1课题研究背景

1.2课题相关领域发展现状

1.3选题的目的及意义

1.4论文结构

2传感器优化设计方案

2.1电磁相关法多相流流量传感器的理论结构

2.2总体优化设计方案

2.3本章小结

3.对励磁线圈轴向长度的优化设计

3.1多相流流量传感器相关磁场理论

3.2毕奥—萨伐尔定律

3.3长方形励磁线圈磁场分布计算

3.4跑道形励磁线圈磁场分布计算

3.5跑道形励磁线圈磁场分布仿真

3.6磁场评价指标

4.检测电极部分的仿真实验

4.1 仿真实验设计方案

4.2 ANSYS下建立仿真模型

4.3仿真实验

5.管道管径与敏感场灵敏度关系

5.1敏感场灵敏度的概念

5.2径向分析非导电物质对传感器扰动特性影响

5.3仿真结果分析

结论

参考文献

在学研究成果

致谢