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电阻层析成像系统及两相流测量的研究

谭超  
【摘要】: 两相流是在自然界中广泛存在的流动现象,在工业生产与日常生活中起着十分重要的作用。由于两相流的流动状态复杂多变,对其流动参数的准确测量一直是工程与科研领域尚未有效解决的问题。 两相流的测量方法有很多,其中的电阻层析成像技术(Electrical Resistance Tomography,简称ERT)通过测量敏感场内电导率变化,得到对象的流动特性,具有非侵入、无辐射、可视化等特点,在工业过程中有广泛的应用前景。 本论文在利用ERT系统对两相流测量的基础上,对两相流的数据进行分析与特征参数提取,以实现对两相流流动特性与测量的研究,并针对现行ERT系统存在的性能问题,提出了新型ERT系统的设计方案。 作者在本课题中完成的主要工作如下: 1.利用数字接口板与A/D转换卡实现串行采集的ERT系统,在对系统实时性影响因素分析的基础上,提出了基于数字I/O卡与高速并行A/D转换卡的并行采集系统的设计方案。采用并行采集的方法可以减少测量信号的切换次数,进而提高系统工作速度。 2.根据水平管道中气/液两相流动的特点,结合ERT系统自身的工作原理,利用各敏感电极的边界测量电压的特征值时间序列曲线,通过提取气相通过水平管道各个位置处电极的时间,并结合气相在管道内的分布,实现流型的特征提取与识别。 3.在油/气/水实验装置上,使用相关ERT系统对垂直管道两相流进行动态实验,对采集到的不同截面距离下的测量数据,利用特征值相关的方法计算互相关速度,并结合漂移模型与运动波理论,分析弹状流条件下测得的互相关速度与理论运动波速的关系。


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