【摘要】：兩相流廣泛存在于自然界和工業(yè)生產(chǎn)中,現(xiàn)代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展對(duì)兩相流檢測(cè)的需求不斷增加。特別是隨著工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程工藝的進(jìn)步,對(duì)非侵入式測(cè)量、節(jié)能和控制等要求的提高,兩相流過(guò)程參數(shù)測(cè)量的范圍和精度要求也隨之提高。油水、汽水兩相流中,含水率是重要的過(guò)程參數(shù)。但由于兩相流的流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜、多變,其自身結(jié)構(gòu)變化的隨機(jī)性對(duì)測(cè)試結(jié)果影響很大,難以對(duì)含水率測(cè)量進(jìn)行直接的精確建模。因此,提出根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)兩相流動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)的方法解決含水率的測(cè)量問(wèn)題,采用電容傳感器和電導(dǎo)傳感器聯(lián)合測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方式,協(xié)同運(yùn)用電學(xué)傳感器上、下游測(cè)量數(shù)據(jù),豐富建模信息,分別完成了油水兩相流與氣液兩相流的含水率估計(jì)。論文的主要研究工作為:(1)油水、氣水兩相流含水率在線(xiàn)估計(jì)方法。針對(duì)目前兩相流含水率測(cè)量方式過(guò)程信息不充足以及流態(tài)轉(zhuǎn)換描述較少的現(xiàn)狀,確定含水率估計(jì)的整體思想為增加流動(dòng)狀態(tài)估計(jì)中對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的刻畫(huà),以豐富對(duì)于兩相流流動(dòng)對(duì)象的描述,同時(shí)結(jié)合電導(dǎo)傳感器和電容傳感器結(jié)構(gòu),提高估計(jì)算法和模型的針對(duì)性和自適應(yīng)性,實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。(2)油水兩相流含水率測(cè)量建模。針對(duì)油水兩相流含水率的估計(jì)問(wèn)題,通過(guò)引入流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換思想,提出線(xiàn)性、非線(xiàn)性估計(jì)方法,建立自適應(yīng)卡爾曼含水率估計(jì)模型。同時(shí),以估計(jì)過(guò)程中的環(huán)境信息區(qū)分“連續(xù)相轉(zhuǎn)變”的界限,運(yùn)用來(lái)自不同敏感原理傳感器實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),最終實(shí)現(xiàn)油水兩相流含水率在全含率范圍內(nèi)的準(zhǔn)確測(cè)量。(3)氣水兩相流含水率測(cè)量建模。針對(duì)氣水兩相流相比于油水兩相流流態(tài)信息更加復(fù)雜,狀態(tài)轉(zhuǎn)換更加頻繁和快速的特點(diǎn),對(duì)自適應(yīng)測(cè)量模型進(jìn)行調(diào)整,從卡爾曼濾波系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)匹配和流動(dòng)過(guò)程中復(fù)雜噪聲的角度,提高氣水兩相流含水率測(cè)量的精度。
【圖文】：

流型圖通常用于流型預(yù)測(cè)和識(shí)別，比較通 1976 提出的水平管氣水兩相流流型圖等。的影響方式，兩相流流型可以大致分為水平管道中兩兩相流流型，本文的研究對(duì)象為水平管道內(nèi)的兩相流管氣液兩相流流型氣液兩相流流型多樣，主要可以分為泡狀流、彈狀流狀流和環(huán)狀流。其中，泡狀流中含有大量球狀氣泡，者均勻分布于管道截面。彈狀流和塞狀流統(tǒng)稱(chēng)為間斷機(jī)理以及在工業(yè)應(yīng)用過(guò)程中的控制等的研究較為普遍的分層流”，其與波狀流的區(qū)別在于氣相和液相之間平滑的。環(huán)狀流形成時(shí)，液相以液膜狀態(tài)分布于管壁會(huì)伴有液膜波浪現(xiàn)象的發(fā)生，，稱(chēng)為“波浪環(huán)狀流”。示意圖如圖 1-1 所示。

凹面結(jié)構(gòu)和螺旋形結(jié)構(gòu)等，并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化和選擇[4電容傳感器同樣具有成本低、易安裝、響應(yīng)快且無(wú)擾動(dòng)等特點(diǎn)，同感器在各種流型條件下均能正常工作，如在油水兩相流含水率較低連續(xù)的范圍內(nèi)，依舊能夠較好地工作，能與電導(dǎo)傳感器形成一定的但電容傳感器易受噪聲干擾。兩種電學(xué)傳感器聯(lián)合采集的方式，可導(dǎo)傳感器在低水含率條件下失效的缺點(diǎn)，同時(shí)降低電容傳感器測(cè)量量結(jié)果的影響。 電容電導(dǎo)式兩相流測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電容電導(dǎo)式兩相流測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，電容、電導(dǎo)傳圖如圖 2-2 所示，紅色虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)銅箔包裹的是電容傳感器和電導(dǎo)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O359;TN713

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2632153