基于截面电阻信息的气液两相流空泡率测量方法

摘要

本文介绍了两相流动参数检测技术特别是两相流分相含率测量技术的研究现状。其中电学方法可以进行瞬态测量，另外它结构简单、开发成本低、容易实现，所以一直受到人们的普遍关注。在总结各种电学空泡率测量方法的基础上，本文提出了一种基于截面电阻信息的空泡率测量方法。它采用多电极平行场激励方式，所测的边界电压包含两相流空泡率的信息。 本论文的研究中，作者完成的主要工作有： 1.建立了多电极平行电场的数学模型；得出了在一些特定条件下的解析解，并用仿真工具求得其数值解，验证了解析解的正确性。 2.对敏感电场的均匀性作了相关描述，分析了影响电场均匀性的各个因素，从而为电极的设计和激励策略的选择提供了依据。 3.分析了基于16电极平行电场空泡率测量方法的数据特征，并提取了用于表征截面空泡率的特征值。 4.仿真再现了多种气液两相流截面分布状况下的空泡率测量，分析了测量结果并得出该方法可以很好的反映气液两相流空泡率。 5.针对上述分析，提出了几个比较可行的改进方案，分析讨论了各个方案的优缺点。其中，加入弱导电性环形物体的方案可以明显改善单一介质分布下的电场均匀性，并通过数值仿真得到验证。 6.采纳了加入弱导电性环形物体的方案，比较了改进前后测量系统的性能。并且得出结论，该方法可以明显改善在小空泡率的测量准确率，并将此归因于敏感电场的均匀性提高。

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第一章 绪论

1.1两相流及两相流测量的意义

1.2两相流测量技术的研究现状

1.3两相流的分相含率及其研究进展

1.3.1两相流的分相含率

1.3.2两相流分相含率的研究进展

1.4课题来源及主要研究内容

1.5本论文的组织安排

第二章 多电极平行电场方法的数理基础

2.1多电极平行电场方法的数学模型

2.2 Laplace方程的解

2.2.1解析解

2.2.2有限差分法(Finite Difference Method—FDM)

2.2.3有限元方法(Finite Element Method—FEM)

2.3多电极平行电场(2D)均匀性

2.3.1激励偏角

2.3.2电极宽度

2.3.3电极数目

第三章 基于16电极平行电场的截面空泡率测量方法

3.1引言

3.2基于平行电场的空泡率测量

3.2.1电流激励方式与数据采集策略

3.2.2测量数据的分析

3.2.3特征提取

3.3仿真与实验结果

3.3.1单气泡实验

3.3.2多个气泡的仿真和结果分析

3.4仿真结果分析

3.5改进方案

第四章 带环形弱导电性物体的电阻式空泡率测量

4.1引言

4.2实验仿真与结果比较

4.2.1单气泡实验

4.2.2多个气泡实验

4.2.3仿真结果分析

4.3小结

第五章 总结与建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢