气液两相流空隙率测量方法微重力环境应用研究

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1、16传感器与微系统(TmnsducerandMicrosystemTechnologies)2009年第28卷第lO期气液两相流空隙率测量方法微重力环境应用研究周文兴，邓一兵，周抗寒，王伟荣，尹永利(中国航天员科研训练中心，北京100094)摘要：微重力环境下气液两相流空隙率测量是载人航天器需解决的关键技术之一。通过对当前常重力环境下气液两相流空隙率测量方法的特点和微重力环境对气液两相流空隙率测量的影响分析，提出了满足微重力环境气液两相流空隙率测量方法的基本要求，对当前空隙率测量方法在微重力环境应用的可行性进行了分析，并给出了相应建议。关键词：气液两相流；空隙率

2、；载人航天器；微重力中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2009)10--0016--04Studyonmethodsforvoidfractionmeasurementofgas·liquidtwo-phaseflowinmicrogravityZHOUWen-xing，DENGYi-bing，ZHOUKang—han，WANGWei—rong，YINYong—li(ChinaAstronautResearchandTrainingCenter，Beijing100094，China)Abstract：Voidfractionme

3、asurementofgas—liquidtwo—phaseflowinmicrogravityisanimportanttechniqueformannedspacecraft．Bycharacteringthecurrentmethodsforvoidfractionmeasurementofgas—liquidtwo-phaseflowingravityandconsideringtheinfluencesofmicrogravityonthevoidfractionmeasurement，thebasicrequirementsforthevoidfra

4、ctionmeasurementofgas-liquidflowinmicrogravityaregiven．Feasiblemethodsaresuggested．Keywords：gas·-liquidtwo·phaseflow；voidfraction；mannedspacecraft；mierogravity0引言的方法对载人航天器发展具有重要的意义。气液两相流是气相和液相的混合流动J，主要参数1气液两相流空隙率测量方法现状包括流型、空隙率、速度、流量、密度和压力降。空隙率是具目前，用于气液两相流空隙率测量的方法很多，主要可有空间分布的参数，做为气液两相

5、流的关键参数之一，可以以归纳为：快关阀法、电学法、光学法、声学法、热学法、压差反映气相和液相的比率。气液两相流的参数之间是相关波动法和模型预测法。的，空隙率参数的获得会对其他参数的获得有帮助，因此，1．1快关阀法空隙率的测量对气液两相流参数的检测和监测有重要的意快关阀法是直接测量空隙率最常用的方法。首先，在义。气液两相流实验段的两端安装2个同时动作的快关阀，待气液两相流空隙率的测量问题广泛地存在于载人航天气液两相流的流动稳定时，同时迅速关闭2个阀门，然后，器中。载人航天器中的大气净化、温湿度控制、水管理、废分离气液即可求出两阀门间的体积平均空隙率J。快关阀物管理

6、都涉及到气液两相流空隙率测量的问题J。气液法简单、准确、快速，但使用时要切断流体的正常流动，因两相流空隙率的测量对于这些设备的运行状况的监测具有此，快关阀法不能进行在线、实时的测量，主要用于实验室重要的意义。的两相流研究和对空隙率测量装置的标定。当前的气液两相流空隙率测量方法基本上应用于地面1．2电学法常重力环境，用于空间环境的气液两相流空隙率测量方法电学法是利用一定形式的电场来探测流体的电特性，处于试验状态，因此，对当前常重力环境下气液两相流空隙从而得到气液两相流的空隙率的方法。根据所测电特性的率测量方法的特点和微重力环境对气液两相流空隙率测量不同，主要分为电

7、容法(测介电常数)和电阻法(测电阻的影响分析，提出满足微重力环境气液两相流空隙率测量率)。收稿日期：2009-03—12基金项目：中国载人航天工程基金资助项目第1O期周文兴，等：气液两相流空隙率测量方法微重力环境应用研究17电容法测量空隙率的原理是在气液两相流流动管道外和中子散射法。AbudnhaAK等人采用x射线测量空隙粘贴电极或电极阵列，则电极问构成电容，其电容值的大小率，经研究发现对于某一管径的测量管段，存在最优的x取决于电容极板间的等效介电常数分布。当气液两相流流射线入射能量使得测量误差最小。王化祥等人介绍了经电容传感器时，其组分变化会引起电容传感器极板

8、间等基于双能射线对油气水