[發(fā)明專利]多電極靜電法氣固兩相流速度分布檢測(cè)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210080592.3
• 申請(qǐng)日: 2012-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102608350A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王超;張文彪;吳偉平;王玉琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P5/08
• 分類號(hào): G01P5/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種多電極靜電法氣固兩相流速度分布檢測(cè)裝置，用于測(cè)量管道內(nèi)氣固兩相流的顆粒速度分布，包括傳感部分，靜電信號(hào)調(diào)理部分、數(shù)據(jù)采集部分和計(jì)算部分，其特征在于，所述的傳感部分包括分布在管道2×C個(gè)截面上的電極，用于檢測(cè)顆粒靜電信號(hào)，設(shè)每個(gè)截面上的電極數(shù)為N，N個(gè)電極均勻分布在沿管道內(nèi)壁圓周上，構(gòu)成電極圓周，從最上游截面上的電極圓周開(kāi)始，將兩兩相鄰的電極圓周分為一組，共分為C組，同組兩個(gè)電極圓周上的電極排列位置一致，不同組電極圓周上電極分別以管道軸心為軸，依次旋轉(zhuǎn)固定角度(360°/N)/C；計(jì)算部分通過(guò)相關(guān)速度計(jì)算和速度分布計(jì)算獲得氣固兩相流的顆粒速度分布。

2.一種采用權(quán)利要求1所述的裝置實(shí)現(xiàn)的多電極靜電法氣固兩相流速度分布檢測(cè)方法，包括下列步驟：

(1)采集每個(gè)電極感應(yīng)的顆粒靜電信號(hào)，經(jīng)靜電信號(hào)調(diào)理獲得的靜電檢測(cè)信號(hào)；

(2)對(duì)于每組電極圓周，將位于上游截面電極圓周上的各電極獲得的靜電檢測(cè)信號(hào)，分別和位于下游截面電極圓周上的各電極獲得的靜電檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)行相關(guān)速度計(jì)算，得到該組電極圓周的N×N個(gè)相關(guān)速度，表示為

(3)將管道內(nèi)部劃分為M個(gè)區(qū)域；

(4)利用有限元方法計(jì)算每個(gè)截面上每個(gè)電極對(duì)每個(gè)區(qū)域處的靈敏度，得到空間靈敏度矩陣S_M×N，

第c組截面的空間靈敏度矩陣S_(c)M×N(1≤c≤C)表示為：

其中s_(c)k，n為第c組電極圓周中，第n(1≤n≤N)個(gè)電極對(duì)區(qū)域k處的靈敏度；

(5)計(jì)算相關(guān)靈敏度矩陣W_M×N²，第c組截面的相關(guān)靈敏度矩陣?表示為：

其中w_(c)k，i/j表示第c組電極圓周中，截面上游電極i與截面下游電極j對(duì)區(qū)域k處的相關(guān)靈敏度，按照下列公式計(jì)算：?其中，s_(c)k，i為第c組電極上游第i個(gè)電極對(duì)區(qū)域k處的靈敏度，s_(c)k，j為第c組電極下游第j個(gè)電極對(duì)區(qū)域k處的靈敏度；

(6)第c組電極圓周的顆粒速度分布為?據(jù)此計(jì)算得到管道內(nèi)C組電極圓周的顆粒速度分布；?

(7)將C組電極圓周的顆粒速度分布在同一個(gè)區(qū)域上的速度值取平均，獲得管道內(nèi)的顆粒平均速度分布為。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣固兩相流速度分布檢測(cè)方法，其特征在于，第(4)步中，設(shè)s_(c)k，n為第c組電極圓周中，第n(1≤n≤N)個(gè)電極對(duì)區(qū)域k處的靈敏度，其中區(qū)域k包含若干像素點(diǎn)，s_(c)k，n為區(qū)域k中所有像素點(diǎn)的靈敏度的平均值，每個(gè)像素點(diǎn)的靈敏度即為管道截面的橫坐標(biāo)x和縱坐標(biāo)y及管道的軸向坐標(biāo)z處的靈敏度，用s(x，y，z)表示，按照下列公式計(jì)算該值：?其中：Q表示電極上的感應(yīng)電荷量；s(x，y，z)為單個(gè)像素點(diǎn)的靈敏度；q代表顆粒電荷量。?