[发明专利]连续波超声多普勒谱修正的两相流流速测量方法

摘要

本发明公开一种两相流总流速与分相流速的声电双模态测量方法，包含如下步骤：获取两相流分相含率；计算两相流中的混合声速；获取测量空间内离散相的平均流速；计算相含率加权多普勒流速系数K；计算管道内两相流总平均流速；获取分相流速。本发明测量方便简单，速度快，成本低。

主权项

1.一种两相流总流速与分相流速的声电双模态测量方法，所采用的传感器由一对超声多普勒探头和一套电学传感器构成，电学传感器具有两种工作模式，一种模式为电导传感器模式，一种模式为电容传感器模式，所述超声多普勒探头包括一个超声发射探头和一个超声接收探头，用于发射和接收超声波，所述超声发射探头与超声接收探头与水平方向以夹角β安装，超声发射探头安装于水平管道顶端，超声接收探头安装于水平管道底端，保证所述超声探头对与管道中心处于同一纵向截面内，该双模态测量方法包含如下步骤：(1)获取两相流分相含率：当两相流的连续相为导电相时，采用电导传感器模式的测量数据获取水相含率α_w与油相含率α_o；当连续相为非导电相时，采用电容传感器模式的测量数据获取水相含率α_w与油相含率α_o，其中α_w+α_o＝1；(2)计算两相流中的混合声速：利用水相含率α_w与油相含率α_o计算两相流的混合声速c_m＝c_wα_w+c_oα_o，其中c_w与c_o分别代表水中声速与油中声速；(3)获取测量空间内离散相的平均流速：通过对超声接收探头所获取的接收信号进行傅里叶变换可得到其频率f，将其与超声发射探头的激励频率f₀相减，即可得到由测量空间内流体运动所引起的频移f_d，测量空间内离散相的平均流速其中，为由测量空间内多液滴引起的多普勒平均频移，S_d(f_d)为多普勒频移f_d的功率谱；测量空间内离散相的平均流速(4)计算相含率加权多普勒流速系数K：K为管道内流体的总平均流速J与测量空间内离散相的平均流速u_s之间的比值，K≈aα²+bα+c，其中α为离散相的含率，a,b,c为待定参数，根据不同实验条件标定；(5)计算管道内流体的总平均流速J：在连续相不同的情况下，通过(3)中超声多普勒测量结果和(4)中相含率加权多普勒流速系数K获取管道内流体的总平均流速J＝K·u_s；(6)获取分相流速：计算得到水相流速：J_w＝J·α_w和油相流速：J_o＝J·α_o。