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垂直上升管内两相流旋涡脱落特性研究

作　者: 霍超
导　师: 孙宏军
学　校: 天津大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 旋涡脱落气液两相流油水两相流数值模拟流型识别 HHT
分类号: O359
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 79次
引　用: 2次
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内容摘要

现实生活中,钝体绕流产生旋涡是一种普遍的现象。研究旋涡脱落的影响在工程应用中主要有两个方面,一方面防止旋涡产生的振动对设施的破坏,另一方面利用旋涡产生的振动反映管路流场的流动状态。涡街流量计正是利用这一原理。旋涡的分离及涡街流量计对于单相流体的研究已经很充分,对于经常涉及的气液/油水两相流的相关研究很少。但在实际工况中,液体掺杂气体,蒸汽凝集成液滴,油水两相混合的情况大量存在,这些都对旋涡的形成和检测有明显影响。鉴于流体的对称性本文对涡街流量计在垂直上升管内两相流条件下的旋涡脱落特性进行研究。针对有规则旋涡脱落的气液两相泡状流,没有规则旋涡脱落的气液两相流和油水两相流三方面设计了实验方案,完成内容如下:1.利用FLUENT软件成功对三维液相管流进行数值仿真,利用速度分布来研究发生体附近旋涡的结构。2.对气液两相泡状流进行研究,使用测量重复性作为判别旋涡是否规则脱落的依据,得出含气率低于15%时流体是稳定的。3.通过对各不确定度源的分析,得出频率分辨率是影响涡街流量计测量泡状流的系统的不确定度中的主要因素。4.运用EMD能量熵和能量特征值方法相互补充成功进行了气液两相流型识别,分辨出泡状流、弹状流和混状流。5.对管内油水两相旋涡脱落特性进行研究,实验结果表明低含油率比低含水率时测量误差小,通过文献与实验数据的对比,发现这一结果与流型的变化相关。上述的研究证实两相流的旋涡脱落特性存在丰富的流场信息,可以为工程应用奠定基础。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-13
  1.1 涡街流量计概述  8-9
  1.2 气液两相旋涡脱落特性的提出与研究  9-10
  1.3 油水两相旋涡脱落特性的提出与研究  10-11
  1.4 论文研究的内容  11-13
    1.4.1 研究内容  11
    1.4.2 创新点  11-13
第二章三维涡街特性单相仿真研究  13-20
  2.1 卡门涡街特性  13-14
  2.2 单相三维涡街流场仿真研究  14-19
    2.2.1 流场的涡街特性  15-16
    2.2.2 流场平均速度的统计结果  16-19
  2.3 小结  19-20
第三章两相流旋涡脱落信号采集  20-29
  3.1 实验系统简介  20-21
  3.2 两相旋涡脱落信号的获取  21-23
    3.2.1 信号采集系统  21-22
    3.2.2 实验装置中的噪声分析  22-23
  3.3 气液/油水两相流绕流  23-26
    3.3.1 两相流流型分类  23-25
    3.3.2 两相流测量的特性参数  25-26
  3.4 实验用涡街流量计性能参数  26-27
  3.5 气液/油水旋涡脱落信号  27-29
第四章气液两相泡状流下旋涡脱落特性研究  29-50
  4.1 不同安装方式研究比较  29-30
  4.2 涡街信号采集分析  30-32
  4.3 两相涡街稳定性的研究  32-35
  4.4 涡街流量计的误差分析  35-36
  4.5 气液两相条件下仪表系数的拟合  36-38
  4.6 泡状流下涡街测量不确定度的评定  38-42
    4.6.1 涡街测量不确定度的评定准则和计算方法  38-40
    4.6.2 涡街测量不确定度的结果分析  40-42
  4.7 基于EMD 原理的两相流信号的分析  42-45
    4.7.1 经验模态分解（EMD）简介  42-43
    4.7.2 涡街信号能量特征的EMD 提取法  43-45
  4.8 流体流动状态诊断  45-49
  4.9 小结  49-50
第五章基于旋涡脱落特性的气液流型识别研究  50-65
  5.1 研究背景  50
  5.2 信号的预处理  50-56
    5.2.1 利用HHT 对两相流信号归一化处理  51-52
    5.2.2 利用HHT 对两相流信号进行去噪  52-56
  5.3 基于统计量的气液两相流流型辨识  56-60
  5.4 基于HHT 的气液两相流流型辨识  60-64
    5.4.1 两相流不同流型下旋涡脱落信号的HHT  60-61
    5.4.2 两相流不同流型下能量特征值分析  61-64
  5.5 本章小结  64-65
第六章油水两相旋涡脱落特性研究  65-70
  6.1 低含油率条件下旋涡脱落测量性能分析  65-66
  6.2 低含油率条件下测量误差分析  66-67
  6.3 低含率相效应对测量性能的影响  67-69
  6.4 小结  69-70
第七章总结与建议  70-72
  7.1 总结  70-71
  7.2 建议  71-72
参考文献  72-76
发表论文和科研情况说明  76-77
致谢  77

垂直上升管内两相流旋涡脱落特性研究

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