海底渗漏气体声波测量的气泡预处理与声源实验研究

海底渗漏气体声波测量的气泡预处理与声源实验研究

作者:师大云端图书馆 时间:2020-07-31 分类:参考文献 喜欢:1494
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【摘要】国外使用声波方法测量海底天然气渗漏气体流量时,主要用反射波,这种方法适用于大流量的情况,对于气体流量小的情况需要采用透射波测量。本课题组的前期研究提出了用透射声波波形一振幅参数测量渗漏气泡流量,并开展了模拟实验研究,初步验证了这种测量方法的有效性,但还缺少反演气泡流量所必需的某些基础研究,比如气泡流量参数与透射超声波频率、声强等参数间关系。为得到准确的气泡流量测量结果提出了对气泡流的大小和空间分布情况进行调整,然后再进行上述测量,因此需要首先设计气泡预处理装置。此外,当运用声波方法对气体流量进行测量时,声波信号源需要能够输出两种基本波,正弦波和脉冲波,除此之外还要具有跳频波和脉冲串输出等功能。当前的通用信号源不能满足要求,需要设计新型声波信号源,用于海底天然气渗漏流量的测量。本文完成气泡预处理装置的设计,所设计的气泡预处理装置由多层结构重叠放置而成,利用气泡预处理装置内部结构达到对运动气泡破碎和均匀分布的目的。气泡预处理装置的每一层分为气泡切割、上导流、下导流三部分。气泡切割部分用于实现气泡碰撞破碎;下导流部分起到气泡收集作用,使气泡有正确运动方向;上导流部分用于矫正泡状流运动路径使其均匀的布满下一层下导流入口处空间。此外,设计了海底渗漏气泡预处理实验系统,包括海底渗漏气泡模拟装置、气泡破碎实验装置和数字图像采集装置等三大模块。并在所设计的实验系统上进行实验,在MATLAB平台对得到的大量统计数据进行分析处理后得出所设计的气泡预处理装置对气泡直径、气泡上升速度和气体容积含气率等重要参数的影响的几点结论,证明了所设计气泡预处理装置对海底渗漏气泡破碎和均匀的有效性。此外,所设计的声波信号源具备基本波、跳频波和脉冲串输出功能,输出波形精度和稳定度满足要求。本实验研究针对海底渗漏气泡声波测量时需要气泡大小合适、在测量通道内均匀分布这一要求,设计的气泡预处理装置达到要求。针对对声源的要求所设计的声波信号源工作稳定,利于透射波测量海底渗漏气体的流量。
【作者】刁世普;
【导师】龙建军;
【作者基本信息】广东工业大学,机械工程(专业学位),2014,硕士
【关键词】气泡;预处理;破碎均匀;流量;信号源;FPGA;

【参考文献】
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