两相流环形空间集总传感系统关键部件的尺寸优化方法

摘要

本发明涉及一种两相流环形空间集总传感系统关键部件的尺寸优化方法，所涉及的两相流环形空间集总传感系统包括变径绝缘插入体，分布式圆形电导阵列探针，镶嵌在插入体上的相关测速电极，其中，分布式圆形电导阵列探针；对其中的分布式圆形电导阵列探针的尺寸优化采用如下的方法：利用映射网格剖分法将竖直管道内流体剖分为规则的六面体单元，然后，采用自由剖分方式对其余实体剖分；通过依次改变流体剖分单元的材料属性，即将低电阻率改为高电阻率，获得圆形电导阵列探针的灵敏度分布；对圆形电导探针的几何尺寸作用最优尺寸。本发明的尺寸优化方法，可提供更合理更具有规律性的传感器敏感场。

主权项

一种两相流环形空间集总传感系统关键部件的尺寸优化方法，所涉及的两相流环形空间集总传感系统，用于测量竖直管道自下而上流过的两相流，包括变径绝缘插入体(2)，分布式圆形电导阵列探针(1)，镶嵌在插入体上的相关测速电极(3，4)，其中，变径绝缘插入体(2)由三段构成，自下而上依次为细径段(8)，过渡段(9)及粗径段(10)构成；在细径段(8)内部固定有4个环形的相关测速电极，两个相关测速电极分布在上游，另外两个相关测速电极分布在下游，E₁和E₂分别表示上游和下游激励电极，M₁和M₂分别表示上游和下游测量电极；分布式圆形电导阵列探针(1)由两个或两个以上的局部探针构成，各个局部探针均匀排布在所述竖直管道的同一截面上，均固定在所述竖直管道的管壁内侧，分别用于各自所处位置附近流体的分相含率信息检测；每个局部探针包括外部筒状激励电极(11)、内部柱状测量电极(12)及中间绝缘介质组成，局部探针与管壁接合处采用弧形设计，贴合在管壁上；对其中的分布式圆形电导阵列探针(1)的尺寸优化采用如下的方法：利用映射网格剖分法将竖直管道内流体剖分为规则的六面体单元，然后，采用自由剖分方式对其余实体剖分；通过依次改变流体剖分单元的材料属性，即将低电阻率改为高电阻率，获得圆形电导阵列探针的灵敏度分布；最后，将每个局部探针的正对扇形区域内灵敏度之和除以总的灵敏度值，作为圆形电导探针有效信息量，当有效信息量取得最大值时，对应的圆形电导探针的几何尺寸作为最优尺寸；检测区域内某位置处油相的出现引起的激励电极上电压的变化ΔU_k表示为：ΔU(k)＝U(k)‑U_w，其中U_w表示检测区域为全水时激励电极上电压，U(k)表示检测区域内第k个单元电阻率变为油相电阻率后，激励电极上电压；圆形电导阵列探针的单元灵敏度S(k)定义为：其中[ΔU(k)]_max为电势差变化的最大值，u_k为第k个六面体单元的体积补偿因子，可表示为：其中V_k为第k个单元的体积，V_min为圆形电导阵列探针所在截面流体剖分单元中最小单元的体积。