水平油水兩相流超聲/電學陣列感測器融合測試方法

《水平油水兩相流超聲/電學陣列感測器融合測試方法》是依託天津大學，由譚超擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水平油水兩相流超聲/電學陣列感測器融合測試方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：譚超
• 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水平油水兩相流動過程信息獲取問題，開展基於超聲與電學敏感原理組合的分散式陣列感測器在非均勻相分布油水兩相流中的測試方法研究。採用兩相流場、電場與聲場耦合數值仿真方法，分析多分散、非均勻分布油水兩相流的動態流動過程對電學敏感場分布與超聲衰減、聲速以及都卜勒效應的調製特性；開展雙模態陣列感測器敏感空間與測量信息的配置最佳化，全面獲取流動過程的雙模態多維測量信息；採用多變數時間序列分析方法實現兩相流動多參數、多尺度特徵提取；開展雙模態感測器獲取信息的關聯性分析、多源異質感測器信息融合方法研究，建立以兩相流物理模型為核心的多源信息融合測量模型，提高數據融合的有效性；研製雙模態多維感測器測試系統，使其能夠全面、實時、準確地獲取兩相流動過程信息，為多相流研究提供無擾動、無輻射的線上檢測方法和工具。

結題摘要

針對石油、化工等工業過程中的水平油水兩相流動過程信息獲取問題，開展基於超聲與電學敏感原理組合的空間陣列感測器在非均勻相分布油水兩相流中的測試方法與系統研究，取得主要結果如下： 1. 採用兩相流場、電場與聲場耦合數值仿真方法，分析油水兩相流多分散、非均勻分布的動態流動過程對電學敏感場分布與超聲衰減、聲速以及都卜勒效應的調製特性，揭示了超聲在弱聲阻抗比的液液兩相流中的衰減非線性特性的形成機制，構建了新型的超聲感測器分布方式及其測量機理模型。 2. 開展雙模態陣列感測器空間與信息的配置最佳化，獲取雙模態多維測量信息，進而研製雙模態多維感測器高速測試系統樣機4套，在油氣水多相流實驗裝置上進行的大量動態實驗結果表明，研製的測試系統可穩定獲取兩相流、三相流的動態數據。 3. 開展雙模態測試數據的關聯性分析、多源異質感測器信息融合方法研究，建立了多種以兩相流物理模型為核心的多源信息融合測量模型與流態分析方法，並將研究擴展至氣液兩相流與油氣水三相流的過程參數檢測中，以上模型與方法經多相流裝置實驗驗證，相含率與流速估計誤差均小於±5%，達到了國際先進水平。 以上研究工作共發表SCI檢索論文21篇（含待檢），在國核心心刊物與相關學術會議上發表EI檢索論文17篇，在SCI檢索國際期刊上組織多相流檢測與成像為主題的專刊2部；申請國家發明專利22項，獲得授權10項；培養博士研究生6名，碩士研究生16名；相關成果獲得2016年《儀器儀表學報》優秀論文獎；2018年第22屆世界測量大會IMEKO World Congress InstMC Poster Prize-Highly Commended 獎。研製的系統樣機及測量方法、模型已經在中國石油大學、華北油田等科研與生產現場進行套用和試用，為多相流研究提供了一套無擾動、無輻射的線上檢測方法和工具。