主权项 |
一种气液两相流中气泡大小、数目和运动速度的测量方法,其特征在于,具体包括如下步骤:1)、液体装置中气泡从下向上升,超声波发射换能器T1与超声波接收换能器R1正对,置于液体装置左右两侧,在激励电路作用下一侧的超声波发射换能器T1发出一束连续超声波,在另一侧超声波接收换能器R1接收声波信号,超声波发射换能器到接收换能器之间的柱形声波区域构成了测量区;当测量区中没有气泡通过时,超声波通过纯介质后由超声波接收换能器接收并记录,信号强度为I<sub>0</sub>;当测量区中有气泡通过时,超声接收换能器R1接收到的声波信号减小,最小信号强度为I<sub>1</sub>,算得声波衰减幅度ΔI=I<sub>0</sub>‑I<sub>1</sub>;2)、根据步骤1)得到的声波衰减幅度ΔI和初始声波信号强度I<sub>0</sub>,通过下述公式计算气泡的粒径d,单位mm:<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>d</mi><mo>=</mo><mi>K</mi><mi>D</mi><msqrt><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>I</mi></mrow><msub><mi>I</mi><mn>0</mn></msub></mfrac></msqrt></mrow>]]></math><img file="FDA0000830085270000013.GIF" wi="324" he="202" /></maths>其中,D为换能器端面直径,即声束直径,单位mm,K为比例修正系数,由实验图像法标定获得;3)、当有气泡经过测量区时,超声波会发生衰减,一个气泡表现为一个声束信号的凹陷,即超声接收换能器R1接收到的声波信号的一次衰减波动,从I<sub>0</sub>衰减到最小信号强度为I<sub>1</sub>后,又恢复到I<sub>0</sub>,此时判断气泡离开测量区,声波信号从I<sub>0</sub>衰减到最小信号强度为I<sub>1</sub>再恢复到I<sub>0</sub>所用时间为Δt,单位s,求得气泡的运动速度v,单位mm/s:<maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>v</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>d</mi><mo>+</mo><mi>D</mi></mrow><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>]]></math><img file="FDA0000830085270000011.GIF" wi="250" he="151" /></maths>其中,气泡经过测量区的时间Δt,由下式求得:<maths num="0003" id="cmaths0003"><math><![CDATA[<mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>N</mi><mi>S</mi></mfrac></mrow>]]></math><img file="FDA0000830085270000012.GIF" wi="191" he="145" /></maths>式中,S为声波采样率,单位为个/秒,N为气泡开始进入至其完全离开测量区所采集到的声波数据个数;4)、通过对连续波信号衰减次数的计数,即对应于经过测量区的气泡个数,可获得一段时间内经过测量区的气泡个数,从而实现对气泡数目M的检测。 |