气/固两相流电容互相关流速测量方法研究

作     者：岳笑歌 

作者单位：内蒙古科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李文涛

授予年度：2012年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：离散相 流速测量 电容传感器 互相关 参数估计 

摘      要：气/固两相流流动体系在自然界和工业过程中是普遍存在的，其中，离散相颗粒运动速度、尺寸、位置及流型等参数的监测是一个重要的研究课题。本课题以垂直管道中自下而上同向流动的气/固两相流体为研究对象，并以随机过程的互相关理论为基础，结合现代传感技术及信息处理技术，采用计算机仿真与实验研究相结合的方式，通过研究电容相关流速测量系统的组成、工作原理、数学模型等对由电容传感器构成的气/固两相流电容互相关流速测量系统进行仿真研究。采用Monte-Carlo方法，建立气/固两相流动模型，研究“凝固流动图型与“非凝固流动图型，流速的测量方法，以及传感器各参数的选取，离散相颗粒速度分布，流型及浓度对互相关流速测量系统的影响，明确互相关速度的物理意义。 本课题对气/固两相流电容互相关流速测量系统进行了大量的仿真试验，试验结果表明：运用蒙特卡洛方法模拟气/固两相流流动模型和以互相关技术为基础的互相关测量方法，进行气/固两相流参数的检测研究是一种合理、可行、有效的途径。同时，本课题深入研究了互相关流速测量方法，有逐点算法，差动自相关算法，极性互相关算法，以及改进方法参数估计法，在试验仿真的基础上分析它们的优缺点，研究参数估计法与互相关法的关系。试验结果表明，当传感器的空间滤波效应使信号频带变窄时，使用参数估计法可以克服或改善常用的互相关法中随机误差较大、分辨率低及动态响应慢等。最后，本课题分析了环状流的流速分布以及不同流速分布对气/固两相流互相关测量系统的影响。上述研究及成果为气/固两相流离散相浓度与速度的在线检测、互相关流量测量系统的设计与应用提供了理论基础，也为气/固两相流互相关流速的精确测量提供有效的手段。