两相流广泛存在于化工、冶金、能源、轻工等工业领域。两相流存在的广泛性促使两相流领域的研究工作得到了迅速发展,同时也成为国内外学者给予极大关注的前沿课题。两相流系统的流动特性复杂,参数检测难度较大。目前两相流参数检测技术已经成为两相流研究的制约性因素。 质量流量含气率和流量是气液两相流的重要参数。本文在浙江大学多相流课题组近年来取得的研究成果的基础上,对电容层析成像技术在油气两相流质量流量含气率和流量测量的应用方面进行了研究。主要工作如下: 1.基于电容层析成像技术以及空隙率和质量流量含气率之间的关联模型,提出了一种油气两相流质量流量含气率测量方法。在分析几种空隙率和质量流量含气率关联模型的基础上,选用合适的关联模型来计算质量流量含气率,并考虑流型的影响,对该关联模型的参数进行优化。不同流型下的具体参数值基于先期的实验样本通过最小二乘法确定。实际测量时,首先辨识油气两相流流型,然后根据流型的辨识结果选择模型参数,结合电容层析成像系统测量得到的空隙率,即可计算获得质量流量含气率的测量值。实验结果表明,提出的油气两相流质量流量含气率测量方法是有效的,不同典型流型下的均方根误差均小于7%。 2.将提出的油气两相流质量流量含气率测量方法与文丘里管相结合,进行油气两相流流量测量。分析了几种文丘里管气液两相流流量测量模型,并应用这些模型进行了油气两相流总质量流量和液相质量流量测量的初步研究。实验结果表明,采用de Leeuw计算式,在泡状流、层状流、塞状流和环状流等几种流型下,可以获得较好的总质量流量和液相质量流量测量结果,不同流型下的总质量流量测量的均方根误差均小于11%;采用Lorenzi模型,在泡状流和层状流情况下可以获得较好的流量测量结果。