[發明專利]兩相流界面參數測量方法

有效

• 申請號: 201810428234.4
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108534835B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 余詩墨;龔隨軍;張君毅;袁德文;許愛威;閆曉;昝元鋒
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 宋輝

1.兩相流界面參數測量方法，其特征在于，采用兩相流界面參數測量系統進行測量；

所述兩相流界面參數測量系統包括激勵信號控制單元、相態探測裝置和接收信號處理單元；

所述相態探測裝置包括基板(1)，所述基板(1)中心開設有貫通基板(1)的上下表面的流道孔(5)，所述流道孔(5)內設置有3個電極絲層，分別為上層電極絲層、中部電極絲層和下層電極絲層，每個電極絲層包括多根平行設置且位于同一平面內的電極絲，相鄰兩個電極絲層的電極絲互相垂直；所述電極絲層所在的平面垂直于流道孔(5)的中心軸線，且上層電極絲層和下層電極絲層到中部電極絲層的距離相等；

中部電極絲層的電極絲作為激勵電極絲(6)，用于在兩相流界面參數測量中傳遞激勵信號，上層電極絲層和下層電極絲層的電極絲作為接收電極絲(7)，用于采集電流信號；所述激勵信號控制單元連接所有激勵電極絲(6)；所有接收電極絲(7)均與接收信號處理單元相連；激勵電極絲(6)在上層電極絲層所在平面上的投影與上層電極絲層上的接收電極絲(7)相交的點構成第一組探測點，激勵電極絲(6)在下層電極絲層所在平面上的投影與下層電極絲層上的接收電極絲(7)相交的點構成第二組探測點；

所述兩相流界面參數測量方法包括以下步驟：

S1、激勵信號控制單元產生激勵信號并發送給所有激勵電極絲(6)；

S2、激勵電極絲(6)接收并向接收電極絲(7)傳遞激勵信號；

S3、接收電極絲(7)上的所有探測點采集電流信號并發送給接收信號處理單元；

S4、接收信號處理單元接收相態探測裝置發送的電流信號，并根據接收到的電流信號計算界面參數，所述界面參數包括空泡份額、界面面積濃度、氣泡尺寸和氣泡速度。

2.根據權利要求1所述的兩相流界面參數測量方法，其特征在于，步驟S4具體包括以下步驟：

S41、接收電流信號，形成電壓三維矩陣

接收信號處理單元接收相態探測裝置發送的電流信號，生成上層電極絲層的電壓三維矩陣V_up和下層電極絲層的電壓三維矩陣V_down；所述電流信號包括探測點的電壓信號；V_up由上層電極絲層上的所有探測點在不同時間的電壓V_up(p,q,k)構成，V_down由下層電極絲層上的所有探測點在不同時間的電壓V_down(p,q,k)構成，(p，q)為探測點在所在電極絲所處的平面的平面坐標，k為時序上的時間坐標；p＝1，2，...，p_max；q＝1，2，...，q_max；p_max為激勵電極絲的根數；q_max為探測點在所在電極絲所處的平面的接收電極絲的根數；

S42、原始電壓信號轉換成相態值

將V_up中的每個探測點的電壓信號帶入公式(1-1)進行轉換，計算出每個探測點對應的相態值γ_up(p,q,k)；

式1-1中，V_up(p,q,k)為上層電極絲層上平面坐標為(p，q)處的探測點在時間坐標為k的電壓信號值；

V_upL(p,q)為上層電極絲層上平面坐標為(p，q)處的探測點全液相通過時的標定電壓值；

V_upG(p,q)為上層電極絲層上平面坐標為(p，q)處的探測點全氣相通過時的標定電壓值；

將V_down中的每個探測點的電壓信號帶入公式(1-2)進行轉換，計算出每個探測點對應的相態值γ_down(p,q,k)；

式1-2中，V_down(p,q,k)為下層電極絲層上平面坐標為(p，q)處的探測點在時間坐標為k的電壓信號值；

V_downL(p,q)為下層電極絲層上平面坐標為(p，q)處的探測點全液相通過時的標定電壓值；

V_downG(p,q)為下層電極絲層上平面坐標為(p，q)處的探測點全氣相通過時的標定電壓值；

S43、氣泡速度計算

對上層電極絲層和下層電極絲層的相態值數據進行截面平均，得到隨時間變化的截面平均相態值γ_up(k)和γ_down(k)，截面平均相態值公式如式(1-4)和式(1-3)所示，

p_max為激勵電極絲的根數；q_max為探測點在所在電極絲所處的平面的接收電極絲的根數；

根據平均相態值γ_up(k)和γ_down(k)的互相關計算表達式(1-5)確定出時間序列延遲Δk；

式(1-5)中，令c(Δk)取值最大的Δk為所求的時間序列延遲；k1為測量起始時刻；k2為測量結束時刻；

計算時間延遲Δt：

N_c為采樣頻率；

計算最終氣泡速度U_B：

Δs為上層電極絲層到下層電極絲層之間的距離；

S44、劃分氣泡區域，對氣泡進行重構；

S45、根據重構后的氣泡計算空泡份額、界面面積濃度和氣泡尺寸。