多敏感场耦合多相流测量方法研究

针对石油、化工等工业过程中的油气水多相流，研究多源异质传感器在多相流测量中的测量机理、传感器信息的配置优化；开展基于统计学和非线性分析的多尺度流动特性表征、异质传感器信息融合方法研究，提高数据融合的有效性；应用多场耦合分析方法，结合多相流理论模型，建立多传感器系统测量模型。通过开展流场与电场相互作用下，传感器信息获取的有效性分析，建立多传感器多相流测量系统；通过数值模拟和物理模拟实验研究，实现多相流动过程中流动机理和流动特性的多参数、多尺度表征和描述，建立多敏感场耦合多相流测量方法的评价指标；通过多敏感场耦合多相流测量机理、模型和系统优化的研究，提高多相流测量方法的基本理论和技术的水平，实现基于多源测量信息融合的多相流测量系统，使其达到能够全面、准确、实时、可靠地获取流动过程信息，为多相流研究提供有效的测量方法和手段。

为了实现油气水多相流流动过程状态和参数的准确测量，从基于不同敏感原理传感器多相流测试机理研究入手，通过研究电学、超声波和新型结构式差压传感器在多相流流动过程中的响应特性、流动特征信息的表征方法，并开展流场与电场相互作用下，各类传感器信息获取的有效性分析，解决不同敏感原理传感器多相流测试信息的优化配置。在解决各类传感器获取信息的实时性和准确性基础上，采用柔性化设计方案，建立多敏感场耦合多相流测试系统平台，实现多相流流动过程的实验测试数据获取。.针对多相流流动特性和典型流动状态信息的准确描述和表征问题，在开展基于图像处理方法的多相流流动特性描述方法与流动过程信息评价方法研究的基础上，利用多敏感场耦合多相流测试系统获取油气水多相流流动过程实验测试数据。分别从多相流流动过程的混沌特性、结构复杂性角度，对流动过程的非线性特性进行分析，并采用多变量时间序列最大Lyapunov指数和关联维数作为指标，对流动状态特性进行表征。.针对多相流流动特性和典型流动状态可视化图像的描述和表征问题，在多相介质分布数值建模仿真和多相流流动过程实验测试的基础上，对可视化图像重建方法进行了深入研究。针对截面阵列式传感器多相流流动过程的测试方法，提出了基于边界元形状重建的多相流相界面分布重建算法，实现了流动过程状态的三维可视化图像重建；针对流动过程可视化效果的提高，对正则化图像重建方法进行了改进，提高了图像重建的空间分辨率和时间分辨率；针对多敏感场耦合多相流测试系统大数据量、多维检测信息的有效利用问题，探讨了压缩感知框架应用于流动过程图像重建的可行性。.针对多敏感场耦合的多相流过程参数测试模型的建立问题，应用多敏感场耦合多相流测试系统，在油气水多相流实验装置上获取不同流动状态下的测试数据，通过分析流动状态对多相流测试过程的影响因素，结合多相流测试技术已有的模型研究成果，分别建立了基于同质多传感器测试信息的流动状态识别模型、基于电学双模态传感器测试信息的相含率测量模型、基于超声模态传感器测试信息的流速测量模型和基于多传感器测试信息融合的流量估计模型。.多敏感场耦合多相流测量方法的研究，为提高多相流测量方法和技术的研究水平，实现多相流流动过程信息全面、准确、实时、可靠地获取，提供有效的测试方法和手段。