基于双模式矩阵传感器的气固两相流多参数测量方法研究

基本信息
批准号:51406164
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:高鹤明
学科分类:
依托单位:西安理工大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:晏克俊,常琦,冯阳博,王政
关键词:
颗粒荷电静电层析成像速度场气力输送电容层析成像
结项摘要

Gas-solid two-phase flow is a crucial research subject of multiphase flow. The research on the measurement method of gas-solid two-phase flow is the key to reveal the inherent law and characteristics of gas-solid two-phase flow , and achieve to predict and control the gas-solid two-phase flow process. The project puts forward a fresh measurement method of dual-modality matrix sensor in response to the urgent need of the accuracy measurement of the parameters of the gas-solid two-phase flow in industrial and agricultural production processes. The project constructs the measurement model of dual arrays of planar capacitance sensors combined with dual arrays of electrostatic sensors, deeply investigates the measuring mechanism of the sensor and explores the optimization method of the sensor structure parameters to ahieve the accuracy measurement of the sensor; based on the locally sensitive characteristic of the sensor, the project takes the data fusion technology to investigate the measurement method of the local flow parameters and particles charging parameters of the gas-solid two-phase flow within pipe; takes the tomography technology to acquire the particles charging parameters, create the novel measurement method of the velocity field, and achieve the accuracy measurement of the flow regime combined with the data fusion technology; extracts the characteristic information of the above parameters and establishes the mathematical model of gas-solid two-phase flow to reveal the law fo the particle charging and achieve the online monitoring and diagnosis of the gas-solid two-phase flow process. The project is expected to deepen the knowledge of the characteristics of gas-solid two-phase flow, promote the development and engineering applications of multiphase flow theory, and lay a theoretical foundation for designing the new measuring instrument of multiphase flow.

气固两相流是多相流研究领域的前沿性课题,研究气固两相流测量方法是深层次揭示气固两相流内在机理和规律并对其流动过程进行预测和控制的关键。本项目针对工农业生产中对气固两相流动参数准确测量的迫切需求,提出双模式矩阵传感器气固两相流多参数测量的新方法。构建双阵列平面电容传感器结合双阵列静电传感器的测量模型,深入研究传感器的测量机理,探索传感器结构参数的优化方法,实现传感器的优化设计;以传感器局部敏感特性为基础,结合多传感器数据融合技术,对气固两相流局部参数的测量方法进行研究;基于过程层析成像技术,获取颗粒荷电分布参数,建立速度场测量的新方法,并结合数据融合技术,实现流型参数的精确测量;提取各参数特征信息,建立气固两相流动模型,揭示颗粒荷电规律,实现气固两相流动状态的在线监测与诊断。该项研究成果将提高对气固两相流动特性的认识,推动多相流理论的发展和工程应用,并为开发新型多相流测量仪器提供理论基础。

项目摘要

气固两相流是多相流研究领域的前沿性课题,研究气固两相流测量方法是深层次揭示气固两相流内在机理和规律并对其流动过程进行预测和控制的关键。针对气固两相流动参数准确测量的迫切需求,采用双模式矩阵传感器实现气固两相流的多参数测量。通过ANSOFT软件构建了双阵列平面电容传感器结合双阵列静电传感器的测量模型,结合MATLAB软件对其灵敏特性及其结构参数进行了优化,最终得到了适合于气固两相流动测量的传感器设计方案,并建立了平面电容传感器和静电传感器空间滤波特性的简化数学模型;利用阵列式静电传感器和阵列式平面电容传感器都具有对电极附近局部区域敏感的特性,得到了实现靠近管壁附近区域流场平均速度和平均浓度参数的测量方法,并且获取了静电传感器实现表观气速测量的定量数学关系式;通过对比分析局部区域电荷参数与浓度参数之间的关系,揭示了颗粒荷电与颗粒浓度之间存在的负相关关系,并为进一步研究两者信息的融合提供了理论基础;并且基于获得的各种流动参数初步建立了稠密气固两相流动状态的数学模型,为实现在线对流动状态的识别和判断提供了重要手段。该项研究成果进一步提高了对气固两相流动特性的认识,并为开发新型多相流测量仪器奠定了理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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