两相流相关测速系统的研究

论文摘要

气/液两相流在自然界和工业过程中是普遍存在的,其中离散相的运动速度、尺寸、位置等参数的监测是一个非常重要的研究课题。气/液两相流相关测速系统主要由上、下游超声波传感器把流动噪声信号的变化转化为电信号的变化,然后通过放大、滤波、A/D转换电路将数字信号送互相关器处理,最后输出渡越时间,进行流速的计算。本文研究了随机超声脉冲信号检测技术与相关流速测量技术相结合实现气/液两相泡状流的离散相速度及其分布的测量问题,主要完成了以下几方面的工作:1.系统阐述了将随机超声脉冲信号检测技术与相关流速测量技术相结合进行两相流离散相速度测量的理论基础和实现方案。2.两相流的流动是一个典型的复杂多维随机现象,这里运用蒙特卡洛（Monte-Carlo）方法模拟了气/液两相泡状流流动的过程。3.采用归一化互相关、差动自相关和极性互相关三种相关算法,进行了两相流相关测速系统的Matlab仿真研究,实现了两相流流速的测量。4.通过大量的仿真实验,分析了影响流速测量的一些因素。通过以上研究说明,运用蒙特卡洛法模拟气/液两相泡状流是促进相关流速测量技术深入发展的一条合理、有效的途径,并且实验验证三种相关算法均可实现两相流流速的测量,在涉及气/液两相流流量、流速参数测量的工业现场中,本文的研究成果具有一定的理论价值与工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 两相流及其参数检测意义
• 1.2 国内外两相流检测方法的研究现状
• 1.3 本文的研究内容与意义
• 1.4 本论文的组织结构
• 2 超声波随机噪声测量技术
• 2.1 随机噪声信号对连续超声波的调制效应
• 2.1.1 连续超声波在单相流体中的调制效应
• 2.1.2 连续超声波在两相流体中的调制效应
• 2.2 驻波的影响
• 2.3 脉冲超声波检测原理
• 2.3.1 脉冲超声传感器的检测原理
• 2.3.2 声脉冲强度在“稀疏”气/液两相泡状流中的衰减
• 2.3.3 声脉冲强度在“稠密”气/液两相泡状流中的衰减
• 3 相关流速测量技术
• 3.1 相关流速测量技术及其原理
• 3.2 相关流速测量系统模型
• 3.3 互相关算法的几种形式
• 4 两相流超声波相关测速系统的仿真研究
• 4.1 超声波相关测速系统的蒙特卡洛（MONTE CARLO）模拟
• 4.1.1 Monte Carlo 方法简介
• 4.1.2 气/液两相泡状流测速系统的仿真
• 4.2 两相凝固流超声波相关测速系统的仿真研究
• 4.2.1 气/液两相泡状凝固流的模拟及数据处理
• 4.2.2 气/液两相泡状凝固流超声波相关测速系统的仿真结果与分析
• 4.3 两相非凝固流超声波相关测速系统的仿真研究
• 4.3.1 气/液两相泡状非凝固流的模拟及数据处理
• 4.3.2 气/液两相泡状非凝固流超声波相关测速系统的仿真实验
• 结论
• 参考文献
• 附录 部分仿真程序清单
• 在学研究成果
• 致谢