用于气液两相流流型识别的ect传感器的优化设计

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1、第15卷第6期电机与控制学报Vol.15No.62011年6月ELECTRICMACHINESANDCONTROLJune2011用于气液两相流流型识别的ECT传感器的优化设计122周云龙，衣得武，高云鹏(1．东北电力大学能源与机械工程学院，吉林吉林132012;2．东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012)摘要:为提高电容层析成像系统图像重建的质量，采用有限元方法，建立电容层析成像系统敏感阵列电极二维数学模型，同时以8电极水气两相流电容层析成像为研究对象，分析不同电极覆盖率以及屏蔽电极与电极外表面距离对电容层析成像系统电容值及

2、敏感区域的影响。结果表明，电极覆盖率在80%左右时，电容传感器灵敏度均匀性得到提高，屏蔽半径是管道内径的1.4～1.8倍时，固有电容达到最大。依据仿真结果，证明建立的有限元模型是正确的，经优化设计后的传感器使电容层析成像系统的图像重建质量得到提高。关键词:气液两相流;电容层析成像;优化设计;有限元仿真;图像重建中图分类号:TP216文献标志码:A文章编号:1007－449X(2011)06－0062－05OptimaldesignofECTsensorforgas-liquidtwo-phaseflowpatternidentifica

3、tion122ZHOUYun-long，YIDe-wu，GAOYun-peng(1．CollegeofEnergyResourceandMechanicalEngineering，NortheastDianliUniversity，Jilin132012，China;2．CollegeofAutomationEngineering，NortheastDianliUniversity，Jilin132012，China)Abstract:Toimprovethequalityofimagereconstruction，amathemati

4、calmodelof2-dimensionalelectri-calcapacitancetomographyelectrodesarrayisestablished，andtheobjectofstudyis8-electrodewater-gastwo-phaseflowselectricalcapacitancetomographysystem．Theinfluenceofthecoveringratioandguardsradiusoncapacitanceandsensitiveareawereanalyzedbythefin

5、iteelementmethod．Theresultsshowthesensitivityuniformityofsensorsareimprovedwhiletheelectrodecoveringratioisaround80%，andinherentcapacitanceachievesmaximumwhileguardelectroderadiussizeis1.4～1.8timesofpipediameter．Accordingtothesimulationresults，finiteelementmodelisright，a

6、ndtheresultofimagere-constructionisimprovedeffectivelyduetothesensor’soptimaldesign．Keywords:gas-liquidtwo-phaseflow;electricalcapacitancetomography;optimaldesign;finiteelementsimulation;imagereconstruction［1－2］蒸汽发生器等管壳式换热设备。管束间的气液0引言两相流型对流体的流动特性和传热规律有着重要的［3］在动力工程、石油化工、核

7、能利用等领域广泛存影响，同时也影响流动参数的准确测量以及两相在气液两相流动工况，如冷凝器、蒸发器及核反应堆流系统的运行特性，因此气液两相流流型识别的研收稿日期:2010－12－29基金项目:国家自然科学基金(50976018)作者简介:周云龙(1960—)，男，教授，博导，研究方向锅炉水动力特性，油－气－水多相流动特性和气液两相流流型识别研究;衣得武(1985—)，男，硕士研究生，研究方向气液两相流流型识别研究;高云鹏(1986—)，男，硕士研究生，研究方向气液两相流流型识别研究。第6期周云龙等:用于气液两相流流型识别的ECT传感器的优

8、化设计63究一直是两相流参数测量的一个重要研究方向，同来抑制外界电磁场的干扰。径向电极与屏蔽层相连时也为核工业等生产设备安全、经济运行提供了有接且指向圆心，用来降低相邻电极间的高固有电容力的技术支持。以扩大