涡街流量计在气液两相流中的特性研究

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1、狼，ｉＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ。中国第一所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５＊看蒙ｐｉ：博±学位论文Ｍｌ血曲删Ｍｉ＾Ｍｍ議－级学科圈科学与工程；学科专业：检则技术与自动化装置ＷＨＷｉ＾作者姓名：＾趴指导教师；也這国編１１胃＾ｍｍ天津大学研究生院Ｉ＾ｒ＾Ｈ２０１５年５月ｒ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作和取得的■，除了文中特别加从标注和致谢之处外

2、研巧成果，论文中不包含算他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证．书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＇学位论文作者签名；签字日期：办Ｊ：年少月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可从将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检、Ｊ索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编ｔｌ供查闽和借阅。同意学校

3、向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）．、学位论文作者签名；浊每趴导研签名签字日期：办少年Ｘ月苗日签字日期；年（夺天津大学博士学位论文涡街流量计在气液两相流中的特性研究ResearchonCharacteristicsofVortexFlowMeterinGas-liquidTwoPhaseFlowMeasurement一级学科控制科学与工程学科专业检测技术与自动化装置作者姓名张金晶指导教师张涛天津大学电气与自动化工程学院

4、2015年5月摘要两相流在工业管道中无处不在，例如大多数的换热器中都存在一种形态或者多种形态的两相流，这里有必要提出，两相流形态分为气-液两相流，气-固两相流，液-液两相流，液-固两相流。本文主要讨论的是气液两相流。涡街流量计是国民经济中最常用的流量计之一，它在单相流中的计量特性已经得到验证，取得了非常成功的应用，然而由于两相流动复杂，液相的引入破坏了气相涡街压力场，用涡街流量计测量会存在误差。截面含液率增加导致流场中的紊流脉动增强，气相旋涡强度降低，涡街信号逐步减弱，直至紊流脉动完全淹没涡街信

5、号。由涡街两相流场的多变性造成的涡街信号随含液率增加而消失现象，只存在于两相流工况下，这一现象增加了涡街流量计用于两相流计量的复杂性，导致用于单相流的涡街流量计算模型不适用于两相流量计量，然而少有文献涉及气液两相流的涡街流场场强特性的研究。本课题主要围绕气液两相流中涡街压力场和速度场特性展开研究，主要完成以下工作：（1）以旋涡诱导流场理论为基础，结合单相流Karmon涡街特性，研究了分层流下非定常的不稳定Karmon涡街现象，建立了气液两相涡街诱导的压力场模型，给出了涡街信号减弱度计算式。（2）

6、基于Basset-Boussinesq-Ossen方程和机械能守恒，从两相作用力出发推导了涡街能量的表达式，提出了脉动压力系数，用来衡量雾状流中钝体尾流涡街能量的大小，从理论上建立了脉动液相流速和压力系数之间的函数关系，它的一个推论用于判断涡街是否存在，提出了预测液相流速的新算法。（3）建立了标准孔板和涡街流量计用于气液两相流流量计量的联立方程。考虑到截面含气率、液滴夹带量、气液滑速比等两相参数的作用，流速廓形等物理现象的存在，从理论上建立了涡街频率与气相体积流量的换算关系。（4）提出了基于功率

7、谱熵的参数调整随机共振系统，适用于强噪声下微弱信号的检测。利用频谱分析得到的谱熵调节系统参数，使系统运行于随机共振状态，用以检测气液两相流中涡街微弱信号。关键词：涡街流量计气液两相流微弱信号检测旋涡脱落压力脉动IAbstractTwophaseflowisubiquitousintheindustrialpipeline,suchastheheatexchanger.Here,itisnecessarytoputforwardthemanifoldstatesaredividedintogas-

8、liquidtwo-phaseflow,gas-solidtwo-phaseflow,liquid-liquidtwo-phaseflowandliquid-solidtwo-phaseflow.Thispaperismainlyaboutthegas-liquidtwo-phaseflow.Gasliquidtwo-phaseflowwidelyexistsinindustrialareas,forexampleasmallamountofliquidwillbecarriedinthenat