基于高速摄像的小管道气液两相流段塞流相含率测量研究

【摘要】气液两相流广泛地存在于石油、化工等工业生产过程中。近年来,小型工业设备发展快速,小管道气液两相流参数检测成为两相流领域研究的新热点。但是,目前小管道气液两相流相关参数的检测技术研究仍处在起步阶段,很多方面尚不成熟,缺乏完善的理论基础以及较为准确的机理模型。因此,进行小管道气液两相流的参数测量研究具有重要的科研意义与工程应用价值。本文将小管道气液两相流作为研究对象,分别对水平管道和垂直上升管道下段塞流的相含率进行了检测研究。主要工作和创新点如下：1.在实验室现有研究工作的基础上,设计并搭建了基于高速摄像的小管道气液两相流虚拟双目视觉检测装置,实现了小管道气液两相流两个相互垂直角度流动图像的采集。2.提出了基于支持向量回归机-粒子群优化算法(SVR-PSO)的水平小管道气液两相流段塞流相含率检测方法。该方法首先通过数字图像处理技术将拍摄的气液两相流段塞流图像序列转换成较为直观的二值图像序列,然后对二值图像序列提取有效信号组成波动信号时间序列,并提取了特征量,最后结合SVR-PSO建立水平小管道气液两相流段塞流相含率回归模型,实现对段塞流相含率的检测。在内径为4.02mm和2.73mm水平管道上进行了初步的实验验证,实验研究结果表明：该方法是可行的,得到的段塞流相含率的相对误差均在8%以内。3.基于虚拟双目视觉初步建立了小管道气液两相流段塞流相含率模型。利用虚拟双目视觉检测装置拍摄管内段塞流两个角度图像,应用数字图像处理技术并根据小管道段塞流的特点,建立小管道气液两相流段塞流相含率模型。在内径为2.73mm的垂直上升管道上进行了初步的实验验证,计算了垂直上升小管道气液两相流段塞流的相含率。实验研究结果表明：提出的段塞流相含率模型是有效的,通过模型计算段塞流相含率的相对误差小于8%。
【作者】姜北；
【导师】冀海峰；
【作者基本信息】浙江大学，控制科学与工程，2014，硕士
【关键词】小管道；气液两相流；相含率；高速摄像；虚拟双目视觉；

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