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《浙江大学》 2005年
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电容层析成像技术在两相流参数检测中的应用研究

谢代梁  
【摘要】:由于两相流动体系广泛存在于化工、冶金、能源、环保、轻工和军工等各个工业领域,促使两相流领域的研究工作迅速发展,成为国内外给予极大关注的前沿学科。两相流系统的动力学特性复杂,为非线性动态系统,参数检测的难度较大,在很多情况下,两相流参数检测技术已成为两相流研究的一个制约性因素。 流量和空隙率是气液两相流的重要参数。由于气液两相间的相互作用和流型的随机变化,这两个参数的测量难度大。电容层析成像(ECT)技术具有非侵入性、成本低廉和安全性能佳等优点,已发展成为一门重要的两相流参数检测技术。近年来,利用电容层析成像技术测量气液两相流参数已成为该技术领域的研究热点。然而,电容层析成像技术还不完善,在应用上尚存在不少问题和难点。 本文在浙江大学多相流课题组近年来取得的研究成果基础上,对电容层析成像技术在两相流参数测量的应用方面进行了研究。本文的主要工作和创新点如下: 1)采用基于Tikhonov正则化和ART迭代的组合型图像重建算法重建气液两相流截面图像。该图像重建算法利用Tikhonov正则化克服图像重建过程中的不适定性,获取初始图像,利用ART迭代改善图像重建质量。本文分析了不同流型下最优正则化因子,选择了较合适的正则化因子用于ART初始图像的获取,并对ART算法的迭代步数与实时性以及图像重建质量之间的关系进行了研究,选择10步作为ART的迭代步数。实验表明该算法能够获得较好的重建图像并具有较好的实时性。 2)提出了基于自适应图像阈值算法的空隙率测量方法。应用Otsu算法自动获取气液两相流截面图像的滤波阈值,在此滤波阈值基础上,利用重建图像灰度值建立了空隙率测量模型,对气液两相流空隙率进行了在线测试。与快关阀法的测试结果进行了比较,结果表明采用自适应图像阈值
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