專利名稱：一種利用局部瞬時(shí)空泡份額獲得整體瞬時(shí)空泡份額的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是熱工水力領(lǐng)域中的一種氣液兩相流動(dòng)中重要參數(shù)的獲得方法。
背景技術(shù)：
氣液兩相流廣泛存在于工業(yè)設(shè)備和動(dòng)力裝置中，而空泡份額是兩相流動(dòng)研究中的重要參數(shù)。由于影響空泡份額的因素很多，情況復(fù)雜，很難通過(guò)理論模型計(jì)算得到準(zhǔn)確值，所以目前仍然主要依靠實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)獲取空泡份額。這些常用的方法包括可視化圖像法、探針?lè)?、電流法、快關(guān)閥法等，其中快關(guān)閥法雖然可以采集某一時(shí)刻的平均空泡份額，但是由于其方法的限制，不能對(duì)瞬時(shí)平均空泡份額進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；探針?lè)ê涂梢暬瘓D像法都只能采集局部瞬時(shí)空泡份額，但無(wú)法獲得整體空泡份額。局部平均瞬時(shí)空泡份額(以下簡(jiǎn)稱局部空泡份額)與整體平均瞬時(shí)空泡份額(以下簡(jiǎn)稱整體空泡份額)是不同的，例如，在彈狀 流中，當(dāng)氣彈和液彈的長(zhǎng)度相近并且與攝像機(jī)的拍攝寬度相近時(shí)，局部空泡份額的值接近O或1，而整體空泡份額卻接近O. 5。雖然在穩(wěn)態(tài)工況下，時(shí)均的局部空泡份額和整體空泡份額是相等的，但是在脈動(dòng)工況下，由于局部空泡份額隨著流量不斷變化，所以不能通過(guò)簡(jiǎn)單的時(shí)間平均的方法來(lái)獲得。電流法雖然能夠測(cè)量整體空泡份額，但目前只適用于泡狀流。因此，需要建立一種能夠獲取脈動(dòng)工況下平均瞬時(shí)空泡份額的方法。從已公開(kāi)的專利來(lái)看，現(xiàn)有的方法不能有效準(zhǔn)確地獲取平均瞬時(shí)空泡份額，例如公開(kāi)號(hào)為CNl718999A、名稱為《一種氣液兩相流中含氣率的檢測(cè)方法》的專利文件中，利用聲譜共振聲譜檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)油田產(chǎn)出剖面測(cè)井的含氣率，該方法具有易受干擾，小流量的測(cè)量誤差大等缺點(diǎn)；公開(kāi)號(hào)為CN1967159A、名稱為《氣液兩相泡狀流流量與體積含氣率測(cè)量方法及裝置》的專利文件，在置于氣液兩相泡狀流中的渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體下游一定區(qū)間內(nèi)的測(cè)量管管壁上，開(kāi)設(shè)兩個(gè)對(duì)稱于旋渦發(fā)生體的引壓孔，用差壓傳感器測(cè)量這兩點(diǎn)之間的差壓，再經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路分別獲得該差壓信號(hào)的頻率和幅度，最后代入氣液兩相流有關(guān)的關(guān)聯(lián)式，計(jì)算得到氣液兩相泡狀流的流量與體積含氣率。因該方法基于渦街流量計(jì)的使用，因此只適用于較快流速的測(cè)量，另外該方法只適用于泡狀流的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠達(dá)到很高的精度、方便快捷、適用性強(qiáng)的利用局部瞬時(shí)空泡份額獲得整體瞬時(shí)空泡份額的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將壓強(qiáng)、壓差采集裝置與管道測(cè)量段兩端的引壓孔相連，讀取壓差、壓強(qiáng)及局部空泡份額原始數(shù)據(jù)；將局部空泡份額賦為整個(gè)管段即測(cè)量段空泡份額的初值，并計(jì)算氣相真實(shí)平均速度；通過(guò)得到的氣相真實(shí)平均速度計(jì)算整個(gè)管段上游部分中的氣泡將要運(yùn)動(dòng)到局部空泡份額采集位置所需要的時(shí)間，或者下游部分中的氣泡已經(jīng)離開(kāi)空泡份額采集位置所花費(fèi)的時(shí)間；利用所述時(shí)間找到相應(yīng)空泡份額數(shù)據(jù)，對(duì)這些空泡份額數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值得到新的整體空泡份額，并進(jìn)行判斷若新舊空泡份額的殘差足夠小，則新空泡份額即為所求所求整體瞬時(shí)空泡份額；若新舊空泡份額的殘差不符合要求，則將新空泡份額賦值給測(cè)量段空泡份額作為新的初值，重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行迭代計(jì)算，直到所得新舊空泡份額的殘差足夠小為止。本發(fā)明還可以包括
權(quán)利要求
1.一種利用局部瞬時(shí)空泡份額獲得整體瞬時(shí)空泡份額的方法，其特征是 將壓強(qiáng)、壓差采集裝置與管道測(cè)量段兩端的引壓孔相連，讀取壓差、壓強(qiáng)及局部空泡份額原始數(shù)據(jù)； 將局部空泡份額賦為整個(gè)管段即測(cè)量段空泡份額的初值，并計(jì)算氣相真實(shí)平均速度；通過(guò)得到的氣相真實(shí)平均速度計(jì)算整個(gè)管段上游部分中的氣泡將要運(yùn)動(dòng)到局部空泡份額采集位置所需要的時(shí)間，或者下游部分中的氣泡已經(jīng)離開(kāi)空泡份額采集位置所花費(fèi)的時(shí)間； 利用所述時(shí)間找到相應(yīng)空泡份額數(shù)據(jù)，對(duì)這些空泡份額數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值得到新的整體空泡份額，并進(jìn)行判斷若新舊空泡份額的殘差足夠小，則新空泡份額即為所求所求整體瞬時(shí)空泡份額；若新舊空泡份額的殘差不符合要求，則將新空泡份額賦值給測(cè)量段空泡份額作為新的初值，重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行迭代計(jì)算，直到所得新舊空泡份額的殘差足夠小為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用局部瞬時(shí)空泡份額獲得整體瞬時(shí)空泡份額的方法，其特征是所述計(jì)算氣相真實(shí)平均速度的方法為
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用局部瞬時(shí)空泡份額獲得整體瞬時(shí)空泡份額的方法，其特征是所述通過(guò)氣相真實(shí)平均速度計(jì)算測(cè)量段上游部分中的氣泡將要運(yùn)動(dòng)到局部空泡份額采集位置所需要的時(shí)間，或者下游部分中的氣泡已經(jīng)離開(kāi)空泡份額采集位置所用的時(shí)間，利用所求得的時(shí)間找到相應(yīng)空泡份額數(shù)據(jù)中，時(shí)間的計(jì)算方法為上游
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用局部瞬時(shí)空泡份額獲得整體瞬時(shí)空泡份額的方法，其特征是對(duì)找到的各段空泡份額數(shù)據(jù)，進(jìn)行積分平均或者簡(jiǎn)化后進(jìn)行算術(shù)平均得到新的整體瞬時(shí)空泡份額，其表達(dá)式為
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用局部瞬時(shí)空泡份額獲得整體瞬時(shí)空泡份額的方法，其特征是對(duì)找到的各段空泡份額數(shù)據(jù)，進(jìn)行積分平均或者簡(jiǎn)化后進(jìn)行算術(shù)平均得到新的整體瞬時(shí)空泡份額，其表達(dá)式為
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種利用局部瞬時(shí)空泡份額獲得整體瞬時(shí)空泡份額的方法。讀取壓差、壓強(qiáng)及局部空泡份額原始數(shù)據(jù)；將局部空泡份額賦為整個(gè)管段即測(cè)量段空泡份額的初值，并計(jì)算氣相真實(shí)平均速度；通過(guò)氣相真實(shí)平均速度計(jì)算整個(gè)管段上游部分中的氣泡將要運(yùn)動(dòng)到局部空泡份額采集位置所需要的時(shí)間，或者下游部分中的氣泡已經(jīng)離開(kāi)空泡份額采集位置所花費(fèi)的時(shí)間；利用所述時(shí)間找到相應(yīng)空泡份額數(shù)據(jù)，對(duì)空泡份額數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值得到新的整體空泡份額，并進(jìn)行判斷。相對(duì)于局部瞬時(shí)空泡份額，本發(fā)明適用于定常流動(dòng)中空泡份額的獲得，周期性脈動(dòng)流、非定常流動(dòng)以及多相流動(dòng)中空泡份額的獲得。能夠更真實(shí)地反映管道內(nèi)的氣液兩相流整體瞬時(shí)空泡份額的變化情況。
文檔編號(hào)G01F1/34GK102928026SQ20121040310
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者周豹, 高璞珍, 田競(jìng)達(dá), 田瑞峰, 譚思超 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)