基于环形通道的油水两相流多传感器测量机理研究

本课题以石油工业中油水两相流过程参数测量为研究背景，针对单一传感器难以实现两相流过程多参数测量的问题，采用多传感器测量方法，将差压装置与电学传感器集合成一个紧凑高效的测量功能整体。设计管道内置新型锥式结构体，使其与管壁形成环形通道，通过测量油水两相流流过锥式结构体时产生的压力降获得两相流总流量；在环形通道处设置电学传感器，利用通道的空间特点实现油水分相含率的准确测量。拟通过对环形通道对油水两相流的差压响应特性及其对两相流流动的整定作用、环形通道内非稳定流场与电学敏感场耦合条件下的油水两相流相含率与流动信息的提取、以及环形通道内油水两相流流态与管路内油水两相流典型流型间关系等问题的研究，将两类传感器集合成一个富有成效的功能整体并阐明其测量机理，建立测量模型并设计测试系统，使其能全面、准确、可靠、安全地获取流动过程信息，为提高现有油水两相流测量技术水平提供新的理论和方法。

本课题以石油工业中油水两相流过程参数测量为研究背景，针对单一传感器难以实现两相流过程多参数测量的问题，将差压装置与电学传感器集合成一个紧凑高效的测量功能整体。设计并优化了新型锥式结构体，使其与管壁形成环形通道，研究流场在环形通道内的分布特性，并获得长腰内锥体最优结构参数；推导收缩压降与永久压降的与单相流量关系式，并建立用于两相流量测量的双差压方程；利用仿真与可视化手段研究环形空间内的两相流场与电学敏感场的耦合特性；在环形通道处设置电学传感器，利用通道的空间特点实现油水分相含率的准确测量；建立测试系统，实现环形通道内非稳定流场与电学敏感场耦合条件下的油水两相流相含率与流动信息的提取，建立电学传感器与差压式传感器的基于流动模型的静态、动态融合测量模型，使其能全面、准确、可靠、安全地获取流动过程信息，为提高现有油水两相流测量技术水平提供新的理论和方法。