專利名稱：一種測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度及加速度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多相流測量技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種測量兩相流反應(yīng)器 內(nèi)的顆粒團(tuán)聚物速度及加速度的方法。
背景技術(shù)：
流固兩相流廣泛存在于石油、化工、冶金等過程工業(yè)設(shè)備中。它具有非線性非平衡 的典型特征在遠(yuǎn)離平衡條件下，操作參數(shù)的微調(diào)可以導(dǎo)致兩相流動結(jié)構(gòu)的巨變，進(jìn)而影響 設(shè)備的性能。因此，深入理解流固兩相流動及其結(jié)構(gòu)的機(jī)理對提高生產(chǎn)效率、降低能耗意義 重大。而顆粒團(tuán)聚是流固兩相流系統(tǒng)中的一個重要現(xiàn)象，它直接關(guān)系到流固兩相間的滑移 速度和接觸效率，對系統(tǒng)的傳熱、傳質(zhì)和反應(yīng)影響很大。顆粒團(tuán)聚物的判定與表征一直是流 固兩相流研究領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)，其中顆粒團(tuán)聚物的速度與加速度是團(tuán)聚物表征涉及的兩項(xiàng) 重要測量參數(shù)。關(guān)于顆粒團(tuán)聚物的判定，目前較為廣泛接受的是Soong等提出的三條原則(1) 團(tuán)聚物內(nèi)的顆粒體積分率應(yīng)顯著高于同一位置處的時均顆粒體積分率；(2)團(tuán)聚物引起的 顆粒體積分率的漲落應(yīng)顯著大于背景顆粒的隨機(jī)漲落；(3)該漲落能夠在比顆粒直徑大 一到兩個數(shù)量級的采樣空間內(nèi)探測到(參見參考文獻(xiàn)1 :C. H. Soong, K. Tuzla, J. C. Chen, Proceeding of the Fourth International Conference on Circulating fluidized beds, Pergamon Press, New York(1994))。目前，測量兩相流中顆粒團(tuán)聚物速度的方法主要有光纖探針法、電容探頭法、激光 多普勒法等。光纖探針與電容探頭屬于介入式測量，測量過程中需將探頭插入反應(yīng)器內(nèi)，與 流動物料直接接觸，因此易干擾顆粒流動，測量結(jié)果無法反映顆粒運(yùn)動的真實(shí)情況。另外， 由于顆粒與插入的探針或探頭之間的摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，靜電沿探針或探頭傳至測量系統(tǒng) 的電路部分，影響測量儀器的正常工作。而激光多普勒法只對顆粒濃度極低的兩相流系統(tǒng) 有效，且要求被測反應(yīng)器的器壁透明，這極大限制了該儀器的使用范圍(參見參考文獻(xiàn)2 J. fferther, Powder Technology, Vol. 102，P.15 (1999))。流固兩相流設(shè)備中顆粒團(tuán)聚物加速度的測量，需要在團(tuán)聚物速度準(zhǔn)確測量的基礎(chǔ) 上，跟蹤觀測其在一段時間內(nèi)的連續(xù)速度變化序列，通過差分法計(jì)算得到加速度?，F(xiàn)有技術(shù) 的測量手段，尚無法達(dá)到這一要求。工業(yè)生產(chǎn)中的兩相流反應(yīng)器通常操作于高溫、高壓狀態(tài)，這決定了探針探頭等介 入測量手段不適合工業(yè)應(yīng)用。另外，工業(yè)反應(yīng)器多采用金屬材質(zhì)，不透明的器壁使激光多普 勒測速儀等基于光的測量手段無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能夠非介入式、無干擾的測量兩相流反應(yīng)器內(nèi)顆粒團(tuán)聚 物的速度及加速度的方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法包括如下步驟測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法，其特征在于，該方法基于x射線探測裝置實(shí) 現(xiàn)，所述x射線探測裝置包括射線源和線狀的探測器陣列，反應(yīng)器位于射線源和探測器陣 列之間，所述測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法包括如下步驟1)獲取探測器陣列的各探測器單元處的不含流動信息的反應(yīng)器本底投影信號I .
丄r 2)使反應(yīng)器工作，在一段時間內(nèi)，獲取一系列測量時刻下，各探測器單元處的包含 流動信息的投影信號I，得到投影序列I{n，i}，所述n代表探測器單元序號，i代表測量時 間點(diǎn)序號；3)根據(jù)步驟1)得到的反應(yīng)器本底投影信號仁和步驟2)得到的投影序列I In， i}計(jì)算出各測量時刻下各探測器單元所對應(yīng)的顆粒體積分率￡P(guān)，得到顆粒體積分率序列 ￡ pin, i}；4)根據(jù)顆粒體積分率的漲落判斷團(tuán)聚物出現(xiàn)的位置及時刻，根據(jù)所判斷出的團(tuán)聚 物出現(xiàn)的位置及時刻計(jì)算出所述兩相流顆粒團(tuán)聚物速度。其中，所述探測器陣列的端點(diǎn)對應(yīng)的射線與探測器陣列中心射線形成的張角不超 過30度。其中，所述x射線探測裝置的采樣頻率為大于等于30Hz。其中，所述步驟3)中，所述顆粒體積分率按公式 二 1 斤計(jì)算，其中%為
顆粒的線性衰減系數(shù)，為流體的線性衰減系數(shù)，h為射線在反應(yīng)器內(nèi)穿過的距離。其中，所述步驟3)中，第n個探測器單元對應(yīng)的射線在反應(yīng)器的穿過距離值li In} =lic/cos(^ {n})；其中l(wèi)ic;為中心探測器單元對應(yīng)的射線在反應(yīng)器內(nèi)穿過的距離，3 {n} 為第n個探測器對應(yīng)的射線與中心射線形成的張角，所述中心射線水平。其中，所述步驟4)中，包括如下子步驟41)對顆粒體積分率序列￡ p{n，i}進(jìn)行濾波，消除噪聲的影響；42)計(jì)算￡p{n，i}的平均體積分率 ;及其漲落的標(biāo)準(zhǔn)偏差o ；43)設(shè)定團(tuán)聚物判定閾值￡。，& = $+々…確定用于判定團(tuán)聚物的k值；確定 k值的方法如下計(jì)算不同的k值得到相應(yīng)的￡。，并求出對應(yīng)的團(tuán)聚物時間分率Fd，得到 Fcl-k關(guān)系圖，將h的變化拐點(diǎn)對應(yīng)的k值作為區(qū)分團(tuán)聚物的最佳值；44)根據(jù)所設(shè)定團(tuán)聚物判定閾值￡。，判斷團(tuán)聚物出現(xiàn)的位置及時刻。其中，所述步驟44)中，包括如下子步驟441)對相鄰時刻的顆粒體積分率序列￡ >，i}進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，得出相鄰抽樣時 間點(diǎn)的數(shù)據(jù)序列中團(tuán)聚物在探測器上的投影位移量An ；
\yi x S442)計(jì)算團(tuán)聚物的速度序列％；其中s表示探測器單元長度，M表示放大
因子，所述放大因子M是射線源至探測器陣列的距離與射線源至反應(yīng)器的距離的比值。其中，所述放大因子M的取值范圍是1. 1 2. 0。本發(fā)明還提供了一種測量兩相流顆粒團(tuán)聚物加速度的方法，包括如下步驟1)按照權(quán)利要求1所述的方法測得顆粒團(tuán)聚物的速度序列Ui ；
2)根據(jù)公式叫二計(jì)算得到顆粒團(tuán)聚物的加速度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果1.本發(fā)明采用x射線作為檢測信號，測量部件無需插入反應(yīng)器內(nèi)部，對流場無干 擾；2.無需反應(yīng)器壁透明，應(yīng)用范圍廣；3.能夠在測得團(tuán)聚物速度的基礎(chǔ)上進(jìn)一步測得所述團(tuán)聚物加速度。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為X射線源，2為前準(zhǔn)直器，3為后準(zhǔn)直器， 4為探測器陣列，5為三向微調(diào)平臺，6為被測反應(yīng)器，7為測量窗口，8為數(shù)據(jù)采集處理計(jì)算 機(jī)，9為游標(biāo)導(dǎo)軌；圖2是敏感性分析確定團(tuán)聚物判定閾值示意圖；圖3是團(tuán)聚物的判定示意圖；圖4是互相關(guān)系數(shù)法確定團(tuán)聚物位移量示意圖；圖5為團(tuán)聚物速度序列圖；圖6為團(tuán)聚物加速度序列圖；圖7是本實(shí)施例測量結(jié)果與光纖測量結(jié)果統(tǒng)計(jì)對比示意圖。
具體實(shí)施例方式下面參照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明所涉及的兩相流是流固兩相流，包括氣固兩相流和液固兩相流，下文中主 要以氣固兩相流為例進(jìn)行描述。液固兩相流的測量原理與方法與氣固兩相流一致，不再贅 述。本發(fā)明基于x射線探測裝置實(shí)現(xiàn)，所述x射線探測裝置包括射線源和線狀的探測 器陣列，反應(yīng)器位于射線源和探測器陣列之間。所述x射線探測裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示， 射線源1與線狀的探測器陣列4安裝于三向微調(diào)平臺5上，分位于氣固兩相流反應(yīng)器6的 兩側(cè)，前準(zhǔn)直器2與后準(zhǔn)直器3約束射束為扇形束，該射線束與反應(yīng)器相交形成測量窗口 7(圖1所示為近壁處測量)。本實(shí)施例中，反應(yīng)器為循環(huán)流化床的提升管，反應(yīng)器材質(zhì)為有 機(jī)玻璃，反應(yīng)器內(nèi)固相物料為玻璃珠，流體為壓縮空氣；射線源的工作電壓為100kV，工作 電流為2. 1mA ；探測器陣列有1536個探測器單元，探測器單元均勻分布，相鄰探測器單元的 間距為0.4mm。游標(biāo)導(dǎo)軌9用于測量射線源1、反應(yīng)器6和探測器陣列4間的距離。探測器 陣列4所探測到的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)采集處理計(jì)算機(jī)8進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出所測兩相流顆粒團(tuán) 聚物的速度和加速度。射線穿過物質(zhì)時，強(qiáng)度發(fā)生衰減，這一過程遵從Beer-Lambert定律，如下所示I = I0e_ul其中，、與I分別為入射與出射射線強(qiáng)度，y為物質(zhì)的線性衰減系數(shù)，1為射線穿 過物質(zhì)的路徑長度。對于流固兩相流反應(yīng)器，測量窗口內(nèi)射線的衰減過程為
/ — J^-i^pk^p+IJ-fU^f+^rlr)其中，Pp、、Pf、^分別為顆粒、流體(氣體或液體)、管壁的線性衰減系數(shù)，^為 射線在反應(yīng)器內(nèi)穿過的距離，L為射線穿過反應(yīng)器壁的距離。％、￡f分別為顆粒與流體的 體積分率，e p = 1- e f。
際計(jì)算時，射線在空氣中的衰減可以忽略。此時， 由于射線束中不同的張角射線穿過反應(yīng)器內(nèi)的距離不同，因此，第n個探測器單 元對應(yīng)的射線在反應(yīng)器的穿過距離值li In}為1>} = lic/cos(Mn}}其中，為中心探測器單元對應(yīng)的射線在反應(yīng)器內(nèi)穿過的距離，3 {n}為第n個 探測器對應(yīng)的射線與中心射線形成的張角。本實(shí)施例中，所述x射線源與所述中心探測器 單元的連線水平，即中心射線水平。射線源1至探測器陣列4的距離(即中心射線從射線源1到達(dá)中心探測器單元的 距離)與射線源1至反應(yīng)器6的距離(即中心射線從射線源1到達(dá)反應(yīng)器6被測點(diǎn)的距 離)的比值是放大因子M。放大因子M用于所述數(shù)據(jù)采集處理計(jì)算機(jī)8中的數(shù)據(jù)處理。本 實(shí)施例中，放大因子M為1.208。前文中提到的團(tuán)聚物判定三原則可總結(jié)為公式G&，其中$為某一測量 位置的時均顆粒體積分率，o為顆粒體積分率漲落的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k為標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)，e。為 顆粒團(tuán)聚物的判定閾值，當(dāng)實(shí)測信號大于￡。時，即可認(rèn)為是團(tuán)聚物出現(xiàn)。概括地說，本實(shí)施例測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法包括如下步驟1)獲取探測器陣列的各探測器單元處的不含流動信息的反應(yīng)器本底投影信號
I
丄r 2)使反應(yīng)器工作，在一段時間內(nèi)，獲取一系列測量時刻下，各探測器單元處的包含 流動信息的投影信號I，得到投影序列I{n，i}，所述n代表探測器單元序號，i代表測量時 間點(diǎn)序號；3)根據(jù)步驟1)得到的反應(yīng)器本底投影信號仁和步驟2)得到的投影序列I In， i}計(jì)算出各測量時刻下各探測器單元所對應(yīng)的顆粒體積分率￡P(guān)，得到顆粒體積分率序列 ￡ pin, i}；
當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)無物料流動時，其出射強(qiáng)度L為
Ir = Ioe-^rir+^fk)
因此，聯(lián)立上述二式對iyi求對數(shù)，
In(與)=fipk€p ~ fifk￡p
即可得到測量窗口內(nèi)的顆粒體積分率￡ p， e In(^f)
I丄pl'i — M/^i
當(dāng)所述流體為空氣時，由于玻璃珠的線性衰減系數(shù)比空氣大三個數(shù)量級，因此，實(shí)
4)根據(jù)顆粒體積分率的漲落判斷團(tuán)聚物出現(xiàn)的位置及時刻，根據(jù)所判斷出的團(tuán)聚 物出現(xiàn)的位置及時刻計(jì)算出所述兩相流顆粒團(tuán)聚物速度。本實(shí)施例測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度及加速度的方法的具體步驟如下1)在循環(huán)流化床未工作時進(jìn)行背景信號采集，得到不含流動信息的本底投影信號2)開起流化床，在氣固兩相流動穩(wěn)定后，采集包含氣固兩相流動與反應(yīng)器本底的 投影信號I，本實(shí)施例中的采樣頻率為50Hz，因此可測得物料運(yùn)動的投影信號序列I In，i}， n為探測器單元的序號，i為時間抽樣點(diǎn)的序號。3)按照顆粒體積分率計(jì)算公式計(jì)算測量窗口內(nèi)的顆粒體積分率序列￡p{n，i}， 對所述顆粒體積分率序列％{n，i}進(jìn)行濾波，消除噪聲的影響；本實(shí)施例中采用小波濾波 (wavelet filtering)的濾波方法。4)計(jì)算e p{n，i}的時均體積分率巧及其體積分率漲落的標(biāo)準(zhǔn)偏差o。5)團(tuán)聚物判定閾值為￡。，G=g + A^，對k值進(jìn)行敏感性分析，確定用于判定 團(tuán)聚物的k值。敏感性分析方法可以是計(jì)算不同的k值得到相應(yīng)的￡。，并求出對應(yīng)的團(tuán) 聚物時間分率F。i (團(tuán)聚物時間分率F。i是團(tuán)聚物出現(xiàn)的時間長度與總測量時長之比)，得到 Ffk關(guān)系圖，F(xiàn)cl的變化拐點(diǎn)對應(yīng)的k值即為區(qū)分團(tuán)聚物的最佳值。拐點(diǎn)的確定方法可以 采用擬合法(如圖2所示)得出，也可以采用二階差分法計(jì)算得出。在確定k值后，根據(jù)上 述公式計(jì)算得到團(tuán)聚物的判定閾值￡。，本實(shí)施例中，k的最佳值為1. 45，如圖2所示；6)將團(tuán)聚物判定標(biāo)準(zhǔn)￡。應(yīng)用于顆粒體積分率數(shù)據(jù)序列，其值大于￡。即識別為 團(tuán)聚物，如圖3所示；7)對顆粒體積分率序列￡p{n，i}進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，計(jì)算相鄰測量時間點(diǎn)的數(shù)據(jù)序 列(測量時間步長為At，一般取相鄰采樣時間點(diǎn)的間隔時間)中團(tuán)聚物在探測器上的投影 的位移量An，求出其物理位移量A呔二舉,s為相鄰探測器單元間距(是指相鄰探測
器單元的中心點(diǎn)之間的間距)，根據(jù)公式W = 十算團(tuán)聚物的速度序列。圖3為采樣序列中相鄰時間點(diǎn)的體積分率數(shù)據(jù)，其互相關(guān)系數(shù)見圖4，本實(shí)例中，互相關(guān)系數(shù)最大處所對應(yīng)的位移量為-42，意味著￡p(n，i+1)比 e p (n, i)要滯后42個探測器單元點(diǎn)，因?yàn)橄噜徧綔y器單元間距0. 4毫米，因此，考慮放大因 子M后，￡p(n，i+l)相對￡p(n，i)的位移量A屯為-13. 91毫米；8)因?yàn)椴蓸宇l率為50Hz，因此采樣時間間隔A t為20毫秒，根據(jù)公式K =勞，該 團(tuán)聚物的運(yùn)動速度為-0. 696米/秒，負(fù)號表示其運(yùn)動方向向下；9)同理通過分析不同采樣時刻的顆粒體積分率數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到該團(tuán)聚物運(yùn)動的 速度序列u”如圖5所示；10)根據(jù)公式az =可計(jì)算得到團(tuán)聚物運(yùn)動的加速度序列 。本實(shí)施例中，探測器陣列端點(diǎn)對應(yīng)的射線與探測器陣列中心射線形成的張角一般 不超過30度。所述探測器陣列端點(diǎn)對應(yīng)的射線與探測器陣列中心射線形成的張角的優(yōu)選 范圍是0度到20度。本實(shí)施例中，探測器的采樣頻率要大于團(tuán)聚物出現(xiàn)頻率的2倍。根據(jù) Nyquist-Shannon采樣定理，采樣頻率高于信號的最高頻率的2倍即可達(dá)到無混壘采樣的
8要求。團(tuán)聚物出現(xiàn)的頻率一般在5-15HZ，因此，采樣頻率為大于等于30Hz即可，考慮到更寬 的觀察范圍，本實(shí)施例采用的采樣頻率為50Hz。另外，團(tuán)聚物速度在0. 5-2m/s范圍內(nèi)，當(dāng)探 測器陣列的長度為0. 5m，x射線源與探測器陣列距離為1. 2m時，要測得團(tuán)聚物的加速度，最 少需要測得三個時刻的團(tuán)聚物位置，對應(yīng)0. 5-2m/s的速度，需要采樣頻率范圍為3-12Hz， 因此本實(shí)施例中，速度對采樣頻率的要求小于團(tuán)聚物出現(xiàn)頻率對采樣頻率的要求。一般來 說，放大因子M的優(yōu)選范圍是1. 1-2. 0，選取這個范圍有利于捕捉所述兩相流顆粒，同時避 免由于射線散射而導(dǎo)致顆粒體積分率測量不準(zhǔn)。圖5為使用本實(shí)施例的方法測量的團(tuán)聚物速度序列圖，負(fù)號表示其運(yùn)動方向向 下；圖6為團(tuán)聚物加速度序列，正值代表團(tuán)聚物做加速運(yùn)動，負(fù)值代表團(tuán)聚物做減速運(yùn)動。本應(yīng)用實(shí)例中，采用的激發(fā)x射線的工作電壓與電流分別為100kV與2. 1mA，對于 其它材質(zhì)的反應(yīng)器，由于其對x射線的線性衰減系數(shù)不同，因此在測量時改變工作電壓與 電流，產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)度的x射線，數(shù)據(jù)分析部分則與該實(shí)例完全一致。對于X射線，其穿透能 力取決于射線機(jī)的工作電壓，因此，對于金屬材質(zhì)的反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)射線源的工作電壓， 即可達(dá)到穿透不同壁厚的反應(yīng)器壁的目的。當(dāng)反應(yīng)器壁為金屬材質(zhì)時，X射線源的工作電 壓一般大于200kV。圖7是本實(shí)施例測量結(jié)果與光纖測量結(jié)果統(tǒng)計(jì)對比，由于光纖所測為統(tǒng)計(jì)學(xué)上的 一個概率分布，二者很難針對一個特定的團(tuán)聚物進(jìn)行測量驗(yàn)證，只能根據(jù)測量結(jié)果的概率 密度分布進(jìn)行對比。如圖7所示，本實(shí)施例測得速度分布與光纖測量所得的速度分布吻合 較好。本發(fā)明的測量部件無需插入反應(yīng)器內(nèi)部，對流場無干擾；無需反應(yīng)器壁透明；并且能 夠進(jìn)一步測得所述團(tuán)聚物運(yùn)動的加速度，因此應(yīng)用前景十分廣闊。最后，以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一 步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā) 明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法，其特征在于，該方法基于x射線探測裝置實(shí)現(xiàn)，所述x射線探測裝置包括射線源和線狀的探測器陣列，反應(yīng)器位于射線源和探測器陣列之間，所述測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法包括如下步驟1)獲取探測器陣列的各探測器單元處的不含流動信息的反應(yīng)器本底投影信號Ir；2)使反應(yīng)器工作，在一段時間內(nèi)，獲取一系列測量時刻下，各探測器單元處的包含流動信息的投影信號I，得到投影序列I{n，i}，所述n代表探測器單元序號，i代表測量時間點(diǎn)序號；3)根據(jù)步驟1)得到的反應(yīng)器本底投影信號Ir和步驟2)得到的投影序列I{n，i}計(jì)算出各測量時刻下各探測器單元所對應(yīng)的顆粒體積分率εP，得到顆粒體積分率序列εp{n，i}；4)根據(jù)顆粒體積分率的漲落判斷團(tuán)聚物出現(xiàn)的位置及時刻，根據(jù)所判斷出的團(tuán)聚物出現(xiàn)的位置及時刻計(jì)算出所述兩相流顆粒團(tuán)聚物速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法，其特征在于，所述探測 器陣列的端點(diǎn)對應(yīng)的射線與探測器陣列中心射線形成的張角不超過30度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法，其特征在于，所述x射線 探測裝置的采樣頻率為大于等于30Hz。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法，其特征在于，所述步驟infLu)3)中，所述顆粒體積分率按公式二彳丁計(jì)算，其中為顆粒的線性衰減系數(shù)，為流體的線性衰減系數(shù)，h為射線在反應(yīng)器內(nèi)穿過的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法，其特征在于，所述步驟3)中，第n個探測器單元對應(yīng)的射線在反應(yīng)器的穿過距離值liIn} = lic/cos(^ {n})；其中 lic;為中心探測器單元對應(yīng)的射線在反應(yīng)器內(nèi)穿過的距離，0 In}為第n個探測器對應(yīng)的射 線與中心射線形成的張角，所述中心射線水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法，其特征在于，所述步驟4)中，包括如下子步驟41)對顆粒體積分率序列￡p{n，i}進(jìn)行濾波，消除噪聲的影響；42)計(jì)算￡p{n，i}的平均體積分率巧及其體積分率漲落的標(biāo)準(zhǔn)偏差o；43)設(shè)定團(tuán)聚物判定閾值￡C,SC = g + A;cr，確定用于判定團(tuán)聚物的k值；確定k值的 方法如下計(jì)算不同的k值得到相應(yīng)的￡。，并求出對應(yīng)的團(tuán)聚物時間分率&，得到h-k關(guān) 系圖，將F。i的變化拐點(diǎn)對應(yīng)的k值作為區(qū)分團(tuán)聚物的最佳值；44)根據(jù)所設(shè)定團(tuán)聚物判定閾值￡。，判斷團(tuán)聚物出現(xiàn)的位置及時刻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法，其特征在于，所述步驟 44)中，包括如下子步驟441)對相鄰時刻的顆粒體積分率序列￡p{n，i}進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，得出相鄰抽樣時間點(diǎn) 的數(shù)據(jù)序列中團(tuán)聚物在探測器上的投影位移量An;Am X ？442)計(jì)算團(tuán)聚物的速度序列仏其中s表示探測器單元長度，M表示放大因子， 所述放大因子M是射線源至探測器陣列的距離與射線源至反應(yīng)器的距離的比值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法，其特征在于，所述放大 因子M的取值范圍是1. 1 2.0。
9.一種測量兩相流顆粒團(tuán)聚物加速度的方法，其特征在于，包括如下步驟1)按照權(quán)利要求1所述的方法測得顆粒團(tuán)聚物的速度序列q；2)根據(jù)公式叫=^^1^1，計(jì)算得到顆粒團(tuán)聚物的加速度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度及加速度的方法，基于x射線探測裝置實(shí)現(xiàn)，所述x射線探測裝置包括射線源和線狀的探測器陣列，反應(yīng)器位于射線源和探測器陣列之間，所述測量兩相流顆粒團(tuán)聚物速度的方法包括如下步驟1)獲取探測器陣列的各探測器單元處的不含流動信息的反應(yīng)器本底投影信號Ir；2)使反應(yīng)器工作，在一段時間內(nèi)，獲取一系列測量時刻下，各探測器單元處的包含流動信息的投影信號I；3)根據(jù)步驟1)和2)的數(shù)據(jù)計(jì)算出各測量時刻下各探測器單元所對應(yīng)的顆粒體積分率εp{n，i}；4)根據(jù)顆粒體積分率的漲落判斷團(tuán)聚物出現(xiàn)的位置及時刻，并計(jì)算出所述兩相流顆粒團(tuán)聚物速度及加速度。
文檔編號G01P15/16GK101876663SQ20091008272
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者孟凡勇, 李靜海, 王維 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所