基于IPSO-Elman的气液两相流含气率测量方法

为安全且非侵入式地测量气液两相流含气率,提出一种电阻层析成像(ERT)陈列电阻与Elman神经网络相结合的含气率测量方法。首先,为加快模型训练速度并避免数据冗余,使用主成分分析(PCA)算法对120维的阵列电阻特征降维。然后,在粒子群(PSO)算法中引入自适应惯性权重和非线性学习因子,并加入遗传算法(GA)的交叉和变异行为以加快算法收敛速度。最后,通过改进的粒子群(IPSO)算法优化Elman神经网络初始权值和阈值,并建立含气率测量模型。经对比实验发现,PCA-IPSO-Elman含气率测量模型的平均绝对百分比误差为2.92%,且训练时间较IPSO-Elman模型减少68.8%。说明所提方法可以达到预期的测量效果。

航空发动机滑油回油管内的流型识别及含气率预测研究

发动机润滑系统回油管内油气两相介质的流动特性直接影响系统中回油泵及散热器的工作特性。为辨别回油管内油气两相流流型和建立含气率预测关系式,本文搭建了模拟轴承腔回油管流动的实验系统,并依据涡轴发动机回油量及油气比完成了700组不同工况的实验测试。实验空气与滑油流量范围分别为10~200 SL/min与6~37 L/min。本文对实验范围内的管内流型进行了判别,并修正了含气率的预测模型。首先对两种极限工况的压力信号的时序特征、概率密度函数和傅里叶变换进行分析,判定其流型为分层流和弹状流。将流型结果与Mandhane流型图进行对比,显示Mandhane流型图并不能准确预测回油管内的油气两相流流型。其次利用含气率经验关系式进行含气率预测,发现Massena预测模型预测的含气率与实验值更接近,预测结果更准确。分层流的含气率在50%以下,而弹状流的含气率在50%以上。最后根据流型对Nicklin经验关系式进行修正,得到分层流和弹状流对应的分布系数分别为0.848和0.919。

计入剪切速率与含气率的润滑油黏温特性研究

为探究剪切速率对油液黏温特性的影响,利用TADHR-2旋转式流变仪测试含气与不含气2种状态下润滑油的黏度;采用动态测量法利用倒置荧光显微镜连续拍摄含气油液,运用视觉方法对原始图片进行二值化并计算了油气两相油的含气率。通过Levenberg-Marquardt优化算法对试验数据进行拟合并建立计入剪切速率与含气率的黏温模型。研究表明:润滑油的黏度变化与温度、剪切速率和含气率有关,润滑油黏度的剪切变稀现象随温度的升高而逐渐减弱;低温时,含气油的黏度高于纯油且随含气率的增加而增加;中高温时,含气油的黏度在低剪切速率下高于纯油且随着含气率的增加而增加,而在高剪切速率下低于纯油且随含气率的增加而减小。

基于电容传感器的液体管内含气率测量系统的研究

电容传感器具有非侵入式、低成本、结构简单等特点,被广泛应用于液体管内含气率的测量。基于电容传感器,设计了含气率测量系统,对外径25mm、内径21mm液体管内含气率进行测量。为了验证含气率测量系统的准确性,搭建了可视化验证平台。对管内气液两相进行图像采集,对管道截面处的含气率进行计算;分析了视窗左右截面的含气率偏差,研究了采集位置偏差对验证方法有效性的影响。研究表明:通过传感器系统测量的含气率与图像处理得到的含气率吻合;视窗左右截面的平均含气率的偏差不超过3.097%。本研究设计的含气率测量系统的准确性较好,所提出的可视化验证方法能够有效地对含气率测量系统的准确性进行验证。

起伏振动垂直上升管气液两相流截面含气率分析与计算

起伏振动下气液两相流含气率的准确预测对漂浮核电站的安全稳定运行有重要意义。实验研究了不同振动和流动工况下垂直上升管气液两相流的含气率特性。结果表明,起伏振动对泡状流下的含气率影响比较明显,对弹状流、搅混流和环状流的影响较弱。整体来看,起伏振动导致泡状流的含气率增加,其他三种流型下的含气率减小。对静止管道内常用的含气率计算模型进行评价,发现现有含气率计算模型比较适用于起伏振动下含气率的计算,但对泡状流和弹状流下含气率的预测误差较大。考虑振动的影响,引入了液相Froude数,建立了考虑流型的含气率计算关系式,显著提高了起伏振动下含气率的预测准确度。

含气率对AP1000核主泵影响的非定常分析

为研究含气率对核主泵内部各点压力影响规律及不同泵进口含气率时气体在核主泵内的分布情况,在对核主泵进行水力设计与三维建模基础上,采用CFD技术对核主泵失水事故气液两相流工况进行瞬态数值模拟。通过模拟不同泵进口含气率时核主泵内部流动的瞬态特性,研究泵进口含气率对泵内各点压力的影响规律及气体分布。结果表明,泵进口含气率增大泵内各点压力随之降低;含气率小于0.1时其对监测点压力脉动主频振幅影响不大,且泵内气体聚集现象不明显;含气率大于0.2后监测点压力脉动主频振幅稍有下降,且泵内开始出现明显的气体聚集现象。

高含气率下增强叶轮内气液均匀混合的方法

针对高含气率条件下叶片式混输泵叶轮内气液分离、泵性能降低的问题,提出几种改进叶轮的措施(如添加短叶片、在气泡聚集处叶片上开孔、采用T型叶片等),以打碎气囊,从而增强气液的混合程度.基于设计流量与转速条件,采用Fluent软件对3种改进叶轮在入口含气率分别为60%与80%下的流场进行了数值模拟.结果表明:3种措施均能改善液相流体在叶轮内的流线分布,增强气液混合程度;3个改进叶轮内最高含气率均低于原型叶轮,且含气率分布更加均匀.此外,对比4种叶轮的增压效果发现:在较低含气率下,改进叶轮的增压能力与原叶轮接近;在高含气率下,改进叶轮的增压能力普遍高于原叶轮.在3种改进的叶轮中,叶片上开孔的叶轮增压最大,并优于原型叶轮,表明该方法既增强了叶轮的气液混合能力,又最大限度地避免了额外的水力损失.

水平管束间气液两相流局部含气率分布的实验研究

在废热锅炉火管管束间的气液两相流中 ,局部含气率的分布直接影响管束间流场、温度场的均匀性以及火管壁温工况 .使用单纤光纤探针对水平管束间含气率的分布进行测量 .实验沿管周方向以 5度的间隔布置测点 ,得出含气率随径向、角度、气量、液量等参数变化的分布规律 .同时通过分析得到了平均截面含气率的计算式 .

气液两相流容积含气率的图像检测方法

研究开发了一种在线检测气液两相泡状流容积含气率的方法。该方法基于数字图像处理技术,采用高速摄像仪系统,对垂直上升管道中泡状流流动过程进行实时拍摄和图像采集,利用边缘检测和图像填充技术提取并计算气泡尺寸,从而计算容积含气率。对不同工况下的容积含气率进行了实时在线检测,实验结果表明:检测值与真实值比较,相对误差不超过15%,具有较高的测量精度,可以用于气液两相流参数的在线检测。

水平管气液分层流压力梯度和含气率计算方法研究

在内径为80mm的大型多相流实验环道上,深入研究了高气相流速下气液分层流压力梯度和截面含气率特性,截面含气率采用双能伽马射线密度仪测量.通过对相间剪切应力的研究,提出应用气相动量方程计算压力梯度和界面含气率.采用FLAT、ARS、MARS3种界面形状模型计算了水平管气液两相分层流压力梯度和截面含气率,并将计算结果与实验结果进行了对比分析,ARS和MARS模型的预测结果接近且误差小,因此推荐采用ARS或MARS模型预测高气相流速分层流压力梯度和截面含气率.

垂直同心环形管内上升气液两相环状流含气率与压降预测

对垂直同心环形管内上升气液环状流的截面含气率及压降预测进行了研究 .根据Kelessidis有关团状流向环状流转换的思路以及Wallis有关圆管内环状流积分分析的方法 ,考虑环形管的结构特征及环状流的流型特征 ,通过两相动力学理论建立了新的预测截面含气率及总压降的模型 .

垂直上升管中采用光纤探针测量截面含气率的实验研究

采用快速关闭阀门法和光纤探针法对垂直上升管中截面含气率的测量进行了试验研究。在常温常压下,对不同管径和不同流量下的垂直上升管中的油气两相流,建立了平均截面含气率α和管道中心局部含气率cα之间的函数关系式;参考Bankoff变密度模型建立了指数分布模型;最后对局部含气率rα沿管径分布进行了研究。结果表明:在试验工况下,rα沿径向逐步减小,局部含气率的最大值出现在管道中心。

利用γ射线测量原油含水率和含气率的数学算法分析

详细分析了利用 γ射线测量原油含水率和含气率的数学算法 ,以及减小逃逸效应对系统精度的影响。该方法已被成功地用于油田生产中对油水气三相介质的自动在线计量系统。

CO2混相驱拟含气率与采出程度图版的建立

针对Y区块注CO2混相驱动态开发评价方法不够全面不够系统、利用水驱童氏图版评价气驱开发效果不够准确等特点,首先定义了A型气驱特征曲线,在此基础上推导了适合Y区块的CO2混相驱拟含气率和采出程度的关系式,绘制了CO2混相驱特征理论图版,用改进后的图版预测了Y区块注CO2后所提高的最大采收率,并将预测的采收率与现场预测的采收率进行比较,其结果比较吻合,说明该图版能很好地预测CO2混相驱动态开发效果,同时对该区块下一步的开发及评价具有指导意义。

垂直上升气液柱塞流中含气率分布

针对柱塞流含气率分布不明确的问题,在分析现有试验数据基础上,以含气率为标准提出柱塞流新的划分方式,建立柱塞流物理模型。综合考虑含气率径向和轴向的分布,对柱塞流含气率和过渡段长度的分布规律进行研究,并进行误差分析。结果表明:过渡段长度和含气率的分布主要受表观含气率的影响;过渡段长度在径向上的衰减主要由气液两相流速关系决定;含气率以及过渡段长度分布的计算值与试验值符合较好。

基于蓝宝石光纤探针的油气水三相流含气率测量方法

为解决生产测井中油气水三相流含气率测量问题,设计并实现了一种蓝宝石光纤探针含气率测量仪.该仪器主要由伞式集流器、不锈钢套筒、光纤探针阵列及仪器整体驱动电路等组成.其中光纤探针阵列采用四光纤探针结构,各光纤探针均采用蓝宝石光纤作为敏感探头,蓝宝石光纤探针的直径为600 μm,探头设计成圆锥形状,其顶端夹角为25°～35°.通过在油气水三相流模拟井测试系统中进行大量试验表明,基于蓝宝石光纤探针含气率测量仪可有效准确测量油气水三相流含气率,并具有简单易行、响应快、灵敏度高等优点,验证了蓝宝石光纤探针在实际工程应用的可行性.

截面含气率的单丝电容探针测量

在测量管段上游布置旋流装置,将上游分层流、环状流等结构不对称流型整改成液膜厚度均匀一致的环状流,然后采用单丝电容探针测量液膜厚度,从而实现截面平均含气率的实时在线测量。在气液两相流实验环道上进行了实验,结果表明探针输出值只与液膜厚度有关,不受液体性质和温度影响。将快关阀门测量值与电容探针测量结果进行了对比,在宽广的流型范围内,二者符合良好。该方法克服了传统电容探针测量方法测量平均截面含气率时不能保证测量结果的代表性以及层析方法测量系统复杂,需要重建运算的缺点。

一种基于图像分析的润滑油含气率测量方法

提出一种基于图像分析技术的测量润滑油中含气率的新方法。对采集到的图像进行均匀性分析,并比较不同背景下图像的差别。利用色差公式计算采样图像和基准图像之间的颜色差异,得到含气率与色值之间的线性拟合关系曲线。对油气润滑系统中实际油气两相流含气率的测试应用,取得了十分理想的效果,表明本文所建立的新型含气率测试方法具有良好的可行性,该方法不仅可以应用于油气两相流的含气率测试,而且对其他两相流的成分测试也提供了一种新的途径。

基于图像处理的管束间气液两相含气率的实验研究

将数字图像处理方法应用到管束间气液两相流动含气率的检测并研究其分布特性。采用高速摄影仪,拍摄管束间气液两相流动的流型图像,利用图像处理技术对流型图像进行灰度增强、二值化、边缘检测等处理,然后计算出两相流动不同时刻的含气率。实验结果表明,该方法能够满足测量要求,可以用于管束间两相流动参数的检测。将2种管束的含气率值与模型预测结果比较,发现Feenstra模型和Dowlati模型能较好地预测含气率。比较管束不同方向的含气率分布特性,发现壁面位置含气率低,管束中心含气率高。

基于同轴线相位法的两相流含气率测量研究

为了准确测量气液两相流含气率,提出一种同轴线相位差测量方法。利用同轴线传感器,通过测量电磁波经过在同轴线内分布状况不同的气液混合介质后相位差的变化,得到混合介质的含气率。完成了同轴线测量电路及测量传感器的设计,建立了一种含气率测量模型。以气液两相做了室内静态实验,并对垂直管状态下传感器响应和实验结果进行了误差分析。结果表明:相位差输出与含气率呈线性关系;同时,在不同频率下,预测结果和实验结果的相对误差在±5%范围内,说明预测模型准确度较好。