两相流电容互相关流速测量系统的仿真研究

论文摘要

两相流广泛存在于自然界和许多工业生产过程中，由于伴随着两相流体流动的同时还存在着相间的物质传递和化学反应，使其本身具有多样性和复杂性，一直被视为研究工作中的“困难”流体。在诸多生产领域，对两相流参数进行测量的需求越来越迫切。本课题以垂直管道中自下而上同向流动的两相流体为研究对象，对以互相关测量技术为基础，以电容式传感器构成的电容相关流速测量系统进行仿真研究。课题系统阐述了将电容信号检测技术与相关流速测量技术相结合进行两相流体离散相速度测量的理论基础和实现方案。选用MATLAB软件，采用计算机仿真试验研究的方法，对由电容传感器构成的基于离散相浓度测量的电容互相关流速测量机理进行研究。采用随机过程理论建立两相流动模型，运用蒙特卡洛（Monte-Carlo）方法研究“凝固流动图型”与“非凝固流动图型”、离散相浓度、粒度及速度分布对互相关测量系统的影响，阐明互相关速度的物理意义。采用多种互相关算法对两相流模型及不同状态下的同一流动模型进行仿真试验，通过不同条件下的仿真试验，对照比较分析测量结果。仿真试验及研究表明，运用蒙特卡洛法研究以互相关技术为基础构成的相关流速测量系统，是研究两相流互相关测量技术的一条合理、有效的途径。对两相流离散相浓度的测量、互相关质量流量测量系统的设计与应用，提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 两相流测量技术国内外研究现状
• 1.3 课题主要内容及方案
• 1.4 本章小节
• 2 两相流相关流速测量技术
• 2.1 两相流及参数检测
• 2.1.1 两相流的参数及特点
• 2.1.2 两相流流型
• 2.2 相关流速测量技术
• 2.2.1 相关流速测量简述
• 2.2.2 相关流速测量特点
• 2.2.3 相关流速测量原理
• 2.2.4 相关流速测量数学模型
• 2.2.5 互相关算法
• 2.3 本章小节
• 3 电容相关测速系统的构成
• 3.1 相关测量随机信号检测方法
• 3.2 电容式噪声传感器
• 3.2.1 相关测速电容传感器原理
• 3.2.2 两相流电容传感器设计要求
• 3.2.3 相关测速电容传感器模型
• 3.3 本章小节
• 4 两相流电容相关测速系统的仿真研究
• 4.1 蒙特卡洛方法（MonteCarlo）简述
• 4.2 两相流相关测速系统的仿真分析
• 4.3 系统仿真模型的建立方法
• 4.4 相关测量中参数的设置及影响
• 4.5 本章小节
• 5 两相“凝固流”电容相关测速系统的仿真研究
• 5.1 两相“凝固流”模型的建立及数据处理
• 5.2 两相“凝固流”相关测速系统的仿真与分析
• 5.3 本章小节
• 6 两相流非凝固流测速系统的仿真与分析
• 6.1 两相流非凝固流模型的建立及数据处理
• 6.2 两相流非凝固流相关测速系统的仿真与分析
• 6.3 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 部分程序代码
• 附录 B 部分仿真结果
• 在学研究成果
• 致谢