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1、小通道气液两相流相含率测量本文在违行相含前，眾于UD俊离器邱光学位倩感器的為數据.针討小塑遵气菠两相盍申朗聲典型流型（也欧就、段a屋状就和环状流集宜其各自的相舍率测*模型在匾犁艸駅的荃榊上.对才通遭內气就两相流的相舍率進蒂研究*对誓种流型下建立备自的相含率測量模型.赧播光学位传磁器和bD铃感器萩得的不通谴气液两抑流渝动馆息塚合利用光学位覽传感黑和C*D传劈再卷自环同的特点以廉在不同流型下相含卓的翼事效JT采用景小二幕支持t#LCLS-SVM）的方洼建立不同流型下的相含率测量援型.礙换得更为有議的小通道吒最两梅说相倉絳测方法.忌结前百斗节*中瘪立的不同流型下的相舎卓测複型可以折道.对于泡就沆、层
2、状流和环状流下的相含率测模型，可以釆用Ud传感器数据来建立相应的相含率测量模型.而对于段塞流，可以采用以下三种模型来进行相含率的计算：1. 依据光学佼传感器數据采用物理模型计算；依据光学位置传感器数据建立的回归模型计算；2. 依据C*D传感再數据建立的回归模型计算.娠据4.5节和5.5节可知，段*流下的三种相含率模型的测试结杲分别为：光学位置传感器物理模型的相含率测矍绝对课差在10.0%左右；光学位豐传感晏回归模型oMUxFbK）的相含率测畳绝对溟差在5.0%以内；UD传感器回归模型afGr.GOM相含率测量绝对逞差崔10.0%左右.由此看来，在段塞流下采用光学位班传感器数揭所建立的回归模型进
3、行相含率测的方法更为有效.因业，为获得更高的却含串测量准*度，本章将光学位置传感器和UD传感器饬同进行小通道气液两相流相含率测*,对不同传感番建立的相含車测it模型进行选择融合，以提高测量系统在各典型流型下的相含率测畳精度.图6.2为本章采用的相含率测量技术路线.图6.2柯含技术路喪如图6.2所示，在相含串测IMS建立过程中，首先对相应的传感器数摇洌练样本进行预处理.计算相含率理模所需要的相关眷数，然后利用计算得到的受量參數运用LS-SVM回归方法建立矣型流型下各自的相含率测量模型.对于泡状流、层状流和环状流采用C*D传感器数据建立相含率测畳模型.对于段塞流則采用光学位*传感参数据蔓立相含率测
4、量模型.实际相含率测量过程中，首先对传恳器测量信号进行流型特征类取（用于流型辨识）和相关模型输入参数的计算（用于相含車测量），然后辨识当前小通遭中气蕙两相流流型，根羽流型須识结乘选掙相应的相含率测*模型来计算当前流型下的相含率，即：如果浣型瓣识分类器利師当前流型为段寨流，则选择光学位置传归模型a-a(Ub,Fb.K),檢赛光学位置传感器结号来测量段辜流下的相含率值.如果流型弟识分类器判断当前流型为泡状沈.层状淀和环状波中任意一种，则选用相应流型下对应的dD传感器回归模型o=a：GR,Gi).依驾UD传感蛊信号来瀝量当前流型下的相含率值.上述过程中由于流型分类器和相含毎测量模型可以预先建立.实际
5、测量时直接进行询用.因此相含率测量系统实际別量时的计算量很小.廿算过程的实时性可以再到很好的保隊.妇上所述，针对毎一种典型的西相诡流型歧立各自的相含率测豎楼型.并根据实时洗型舞沃給采选择相应的柜含率测量模型来计算相含率值该相含率屜量方法可以很好克朋波型对相含牵测苣结果的彩响.63.2相含率测量实艘结果根携上述的相含率测量路蝮以及相含率建模方法，本文在内径为3.0mm的水平小通适中对段事流.泡状流、坏状流、层状流下的气裁两相说相含率进行了测量，计算了不同渍棗的相含率.以小通道快关阀系统所测量的相含串作为测量相含率的参考值，并给出了相含率测量值的相含率测量绝对误差.釆用上述的相含率利量方*对3.0
6、mm小通逍中典型址型进行相含耶测量图6.3和图6.4分别为段遙流、泡状波、环状流.层状流下相含率测量结杲以及溟差分布图.ai02os0.4o&oeo.zotoai02os0.4o&oeo.zoto*oQ*4tK忖小通逍相含躍测畳结農E6.43.0mm4*通道相含对谋豪分布由图6.3到图6.4可以看岀.本章所采用的基于传懋醴数攥融合思想的相含型测量方法能育效用于小通道代液两相滾相含舉测*,段篡流，泡状流.层状流和环状流下的相含串泄亍*大绝对课差分别为50%35%3.0%和5.0%.小通道气液两相流系统广泛存在于各个应用领域，小通道气義两相流参数检测成为了当鳶两相流研究领城的热点之一.然而目常针对
7、小通谴气液两期流參數检河方面的研究还相衣缺乏.因而小通谴气液两相流参数检测的研究的意义.本文以小通逆尺度下的气液两相流为研究对象.在传感骂设计信号处理与分析以及參數测量方面做了大量的研究工作.为小通道尺度下气液两相流系统参数测量研究，尤其是小通道代液两相流流型辨识、相含率测*极供了新方法.本论文的主要科研成果及结论如下：1. 针对髦米级尺度下小通道气液两相流参教检测手段乏的现状，研发了新型的光学位賈传感器和新型C4。传感器.并建立了一套基于光学位置传感器和UD传感器的小通道气液两相流参数在歩测it系统.研究结果表明，并在三雅不同内径（4.0mm,3.0mm和】.8mm）的小通進中进行了实蚩实轻
8、结果耒明，所硏发的新型光学位置传感番和新型C*D传懲冒耀成功的，均可用于小通道气施两相流參敛测量.两种新型传感舉均属千非侵入式测畳方式.同时具有结构简单.成*低的优点，为小通道尺度下的气液两相流参歉检测提供了新的技术手段.2. 姜于光学位置传感塞.研究了小通道气液两相流流型辩识和相含率测量问题.首先，利用所获得的光学信号，对比研究了三种不同特征提取方法，并利用流型辨駅实验对三种特征提取方法进行了验证流型辨识实验结杲表明.三种转征鬓取方法用于流型辨识均旻有敷的.其中，釆用统计分析的特征提取方法具有更好的实时性，且流型拼识结果也令人满意，在内径为4.0mm,3.0mm和1.8mm水平小通道下，典型
9、流型的辫识准确率分别高于85.0%.75.0%和83.0%.其次，利用所萩得的光学信号，分別结合物理模型分析和LS-SVM方法，建立了两种段塞流的相含率测量模型，并利用动杰实脸结果对所建立的模型进行了轻证.相含率测量实弱结果条明，所建立的两种爰*流相含率测模型均是有效的.其中，基于LS-SVM型的测量最大绝对误差小于5.0%基于物理模型的测量聂犬仗对逞釜小于10.0%.3. 基于UD传感器，研究了小通遭气液两相流滾型辨识和相含率测it问题.首先，利用C4。传忌器获得的信号，并结合统计分析的特征提取方法.对不同管径下的气液两相沆进行了涼型辨识.流型辨识实验结果表明，在内径为4.0mm,3.0mm
10、和1.8mm水平小通道下的典型涼,型耕识准确率分别高于78.0%.88.0%和83.0%.其次.利用C4。传感器获得的信号.并结合LS-SVM回归方法，建立了典型流型下的相含率测t樓型，并利用勿态实脸对所建立模型进行了觀证.相含率测it实验结果表明，在内径为3.0mm的水平小通追中.段基流，泡状流，层状波和环状流下的相含串测量最大绝对泯差分别为I0.C%3.5%,3.0%和5.0%.4. 基于传感爲數撼融合技术.并结合光学位置传感卷和UD传感軽的测*信号，出了小通道气液两相流的流型甥识和相含率测量新方法.济型辨识新方法为：首先分别利用光学位置传感器和C*D传感再的测量信号进行流型辨识，然后运用
11、6S证据理论对两种传感器的辨识结果进行融合进页获得流型.相含率测量新方法为：首先判斷当前流型，若为吸寒流.则选择基于光学位賣传感再的LS-SVM相含率测量模型进行相含率测，苦为关他几理流型，则选择基于UD传感笺的LS-SVM相含率测量議型进行相含率测量.实驶研究结果表明，所提出的基于传感零微据血合技术的流型辨识方法和相含率测量方法充分利用了两种传感器在不同流型下淡量借息的互补性，提高了流型辨识的准确率和相含率测量希度.三种管径下的涼型擠识的准确率和相含率测量搐度均有所提高，在内径为和1.8mm水平小通道下的流型辨识冷越率分别高于85.0%、97.0%和88.0%.在内径为3.0mm的水平小通道
12、中，段塞流，泡状流.层状流和环状流下的相含率大第对谋差分别为5.0%.3.5%.3.0%和5.0%.由于两相流动的复杂多变的特性.本文的小通道气液两相流参数测系统还有一些需要宪蕃的地方，可以在以下几个方面展开进一步的研究：1. 目前的研究中对小通道尺度下流型变迁机理的研究还不够充分，对小通道尺度下穗定流型获取的经验也还相对缺乏，流型受迁机理的研究还需嬰进一步深入.2. 光学位豐传感器仅获取了对小通遣单个截面上的气液两相流动信息.亦可考虑运用艺学阵列式传恳爲从更多截面上茯取气液两相流更丰富的馆息，对小通通代液两相流进行餅丸.3. 本文的研究中只畏初步硏究了气液两相流流动过程中阻抗受化与C*D传感容信号之何的关系，其机理模型尚待继续研究.
