多敏感場耦合多相流測量方法研究

《多敏感場耦合多相流測量方法研究》是依託天津大學，由董峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多敏感場耦合多相流測量方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董峰
• 依託單位：天津大學

項目摘要

針對石油、化工等工業過程中的油氣水多相流，研究多源異質感測器在多相流測量中的測量機理、感測器信息的配置最佳化；開展基於統計學和非線性分析的多尺度流動特性表征、異質感測器信息融合方法研究，提高數據融合的有效性；套用多場耦合分析方法，結合多相流理論模型，建立多感測器系統測量模型。通過開展流場與電場相互作用下，感測器信息獲取的有效性分析，建立多感測器多相流測量系統；通過數值模擬和物理模擬實驗研究，實現多相流動過程中流動機理和流動特性的多參數、多尺度表征和描述，建立多敏感場耦合多相流測量方法的評價指標；通過多敏感場耦合多相流測量機理、模型和系統最佳化的研究，提高多相流測量方法的基本理論和技術的水平，實現基於多源測量信息融合的多相流測量系統，使其達到能夠全面、準確、實時、可靠地獲取流動過程信息，為多相流研究提供有效的測量方法和手段。

結題摘要

為了實現油氣水多相流流動過程狀態和參數的準確測量，從基於不同敏感原理感測器多相流測試機理研究入手，通過研究電學、超音波和新型結構式差壓感測器在多相流流動過程中的回響特性、流動特徵信息的表征方法，並開展流場與電場相互作用下，各類感測器信息獲取的有效性分析，解決不同敏感原理感測器多相流測試信息的最佳化配置。在解決各類感測器獲取信息的實時性和準確性基礎上，採用柔性化設計方案，建立多敏感場耦合多相流測試系統平台，實現多相流流動過程的實驗測試數據獲取。 針對多相流流動特性和典型流動狀態信息的準確描述和表征問題，在開展基於圖像處理方法的多相流流動特性描述方法與流動過程信息評價方法研究的基礎上，利用多敏感場耦合多相流測試系統獲取油氣水多相流流動過程實驗測試數據。分別從多相流流動過程的混沌特性、結構複雜性角度，對流動過程的非線性特性進行分析，並採用多變數時間序列最大Lyapunov指數和關聯維數作為指標，對流動狀態特性進行表征。 針對多相流流動特性和典型流動狀態可視化圖像的描述和表征問題，在多相介質分布數值建模仿真和多相流流動過程實驗測試的基礎上，對可視化圖像重建方法進行了深入研究。針對截面陣列式感測器多相流流動過程的測試方法，提出了基於邊界元形狀重建的多相流相界面分布重建算法，實現了流動過程狀態的三維可視化圖像重建；針對流動過程可視化效果的提高，對正則化圖像重建方法進行了改進，提高了圖像重建的空間解析度和時間解析度；針對多敏感場耦合多相流測試系統大數據量、多維檢測信息的有效利用問題，探討了壓縮感知框架套用於流動過程圖像重建的可行性。 針對多敏感場耦合的多相流過程參數測試模型的建立問題，套用多敏感場耦合多相流測試系統，在油氣水多相流實驗裝置上獲取不同流動狀態下的測試數據，通過分析流動狀態對多相流測試過程的影響因素，結合多相流測試技術已有的模型研究成果，分別建立了基於同質多感測器測試信息的流動狀態識別模型、基於電學雙模態感測器測試信息的相含率測量模型、基於超聲模態感測器測試信息的流速測量模型和基於多感測器測試信息融合的流量估計模型。 多敏感場耦合多相流測量方法的研究，為提高多相流測量方法和技術的研究水平，實現多相流流動過程信息全面、準確、實時、可靠地獲取，提供有效的測試方法和手段。