[发明专利]一种固液二相流测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种固液二相流管道测试装置以及测试方法，能够用于验证管道二相流流场压力变化及浓度分布仿真实验，测量流体在管道中的流动参数，实现CFD模拟仿真与实验的相互验证，分为管道发生部分和管道测量部分，管道发生部分由搅拌水箱，水泵，电动调节阀，电磁流量计组成，电动调节阀和电磁流量计构成闭环控制，能够实现高精度的流量调节。管道测量部分，采用可拆卸式管道连接，用于模拟管道发生泄露，堵塞等工况下的压力测试，由管壁安装的微压传感器测量发生管道泄漏时轴向压力变化。二相流浓度测量部分管道是由延伸出来的管道使用管托固定在光学平台上。

技术领域

本发明涉及流体测量技术领域，具体的说，本发明涉及一种固液二相流测试装置及测试方法。

背景技术

固液二相流在管道中流动，其中流体的压力p，固体颗粒的浓度c，流体的速度v等参数，对于管道材料，结构的设计有着重要应用意义；同时测量管道内流体参数的变化，对于实时监测管道工况有着重要意义。目前测量管道固液二相流浓度的方法有很多，但在测量精度上存在着局限性，且多为接触性测量，会对管道流体的正常流动造成影响，以至于造成对管道系统的干扰。

研究二相流在管道中的流动特性有广阔的应用前景，本身由于流体的复杂性，使用计算流体力学的仿真软件Fluent对二相流做模拟仿真是研究流体的主流方法，我们从实验的角度出发，建立管道循环系统，并把流量发生部分与流量测量部分相互独立，营造出稳定的二相流边界条件，并采用非接触式的激光测量方法测量二相流浓度，不会对流体流动造成干扰。基于以上特性我们提出一种验证管道二相流流场压力变化及浓度分布仿真的管道以及相应的测试方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种复现二相流边界条件的管道循环装置，用于实际测量固液二相流在管道中的固体颗粒浓度分布以及不同工况下的压力数据，并提供了相应的测试方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种固液二相流测试装置，用于测量管道中二相流固体浓度分布及不同工况下压力数据，包括管道发生部分和管道测量部分，管道测量部分位于管道发生部分的上方，其中，所述的管道发生部分包括一具有搅拌叶轮1的水箱2，水箱2下部出水口设有出水管道，出水管道上依次设置有不锈钢电机泵3、电动调节阀3以及电磁流量计5，电磁流量计5后的管道部分向上延伸连接至管道测量部分；

所述的管道测量部分包括位于水箱2上方的可拆卸压力泄露管道7，可拆卸压力泄露管道7与浓度测试管8、回流管9连接形成循环管道，可拆卸压力泄露管道7的一端与下方延伸上来的管道部分连接，可拆卸压力泄露管道7的另一端通过管道连接至水箱2下部入水口；

所述的可拆卸压力泄露管道7用于模拟管道发生泄露、堵塞等工况下的压力测试，可拆卸压力泄露管道7设置有泄露孔，可拆卸压力泄露管道7的内管壁安装的微压传感器测量发生管道泄漏时轴向压力变化。泄露孔下方设置有接收泄露液体的泄露容器6，泄露容器6通过回流管道连接至水箱2下方进行循环；

所述的管道测量部分放置在光学平台10上，光学平台10上对应浓度测试管8位置处搭建有马赫曾德尔干涉光路，激光被分光镜分成两束光，一束光透过二相流的透明玻璃管作为物光，另一束光作为参考光，形成干涉图，由CCD采集，对全息干涉图做三维重构，显示出颗粒分布，由此得到二相流浓度分布数据；

带搅拌叶轮1的水箱2将颗粒物和清水搅匀混合，制造出均匀混合的固液二相流，由不锈钢电机泵3抽出，电动调节阀3以及电磁流量计5构成闭环控制，高精度控制出口的流量，此时流量发生装置完成工作，可实际获得测试管前的速度入口边界条件，二相流进入管道测试部分，可进行不同工况下的压力测试以及浓度测试管的浓度分布实验。

所述的浓度测试管8为透明文丘里管。

本发明还提供了上述固液二相流测试装置的测试方法，包括以下步骤：