[发明专利]用于测量T型管内液相流量的方法

权利要求书

1.一种用于测量T型管内液相流量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)估算要测量的液体在所述T型管中对多色光源的吸光度，包括：

(1.1)在所述T型管位置处放置空水槽，拍摄其参考图像I_emp；

(1.2)在空水槽内壁上淋出一些水滴，拍摄图像I_w；

(1.3)求解其中，(x,y)为每个像素的坐标；

(1.4)在图像I_w上选取一个直径不超过3mm的水滴，将所述水滴视为半球形，测量所述水滴的球心位置和半径并求得该水滴上每个像素对应位置的厚度d(i)；

(1.5)依据如下式子计算所述吸光度k：

其中k(b)分别为水滴上第b个像素处的吸光度，B为该水滴上所含的总像素数；

(2)在所述T型管中通入所述液体的两相流，且在所述多色光源下拍摄从未通入两相流时起至通入两相流且流速稳定一段时间后的一组液膜图像，结合步骤(1)中估算的吸光度得到流速稳定后的液膜图像的一组液膜厚度分布图；

(3)使用透视变换对所述组液膜厚度分布图中的T型管倾斜度进行校正；

(4)将校正后的液膜厚度分布图分成许多紧挨着的矩形小窗口，计算每一小窗口的平均液膜横截面积；

(5)使用基于互相关性分析的图像特征匹配算法对校正后的拍摄时间相邻的两幅液膜厚度分布图进行计算，得到每一小窗口的平均液膜流速；

(6)基于所述平均液膜横截面积和所述平均液膜厚度计算所述T型管内液相流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)进一步包括：

(2.1)测量未通入两相流时的液膜图像中T型三通管内各像素点的亮度，作为各像素点的参考亮度；

(2.2)从通入两相流后的液膜图像中选取流速稳定后的多张液膜图像，测量流速稳定后的每幅液膜图像中T型三通管内各像素点的实际亮度；

(2.3)针对稳定后的多张液膜图像中的每一者，基于T型三通管内各像素点的参考亮度、流速稳定后的亮度以及所述吸光度得到液膜厚度分布图。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(2.2)中，T型三通管内各像素点的平均液膜厚度是依据如下式子计算得到的：

其中k为所述吸光度，k_n为液膜在各波长的光线下的吸光度，I_ref各像素点在所述多色光源下的参考亮度，I_ref{n}为各像素点在所述多色光源中第n色光源下的参考亮度，I为各像素点在所述多色光源下的实际亮度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述T型管内每一小窗口的平均液膜横截面积是依据如下式子得到的：

其中，为所述T型管内每一小窗口的平均液膜横截面积，r为所在位置q处的T型管管腔半径，d_q(iθ)为横截面不同位置上的液膜厚度，n为该小窗口做出的总切片数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述T型管内每一小窗口的平均液膜流速的计算包括：

计算每一个小窗口在时间间隔Δt后的液膜厚度分布图上的对应位置，进而得到液膜速度场，再在速度场中选取流速稳定的部分，计算这些部分上液膜的平均速度，其中，每一个小窗口的移动速度为：

其中，(x₁,y₁)为所述相邻时段中前一时刻的液膜厚度分布图中的区域W₁的起点坐标，(x₂,y₂)为所述相邻时段中后一时刻的液膜厚度分布图中与所述区域W₁取得最佳匹配时的匹配区域W₂的起点坐标。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中：

当所述液膜流量为主管上段或支管部分的液膜流量时，通过以下式子计算所述液膜流量：

其中，为T型管内特定小窗口的截面上液相所占平均面积，为流过该小窗口的液体平均速度，ρ为液体密度；

当所述液膜流量为主管下段的液膜流量时，通过以下式子计算所述液膜流量：

Q_MT＝Q_MB-Q_BR

其中Q_MT、Q_MB和Q_BR分别为主管上段、主管下段和支管部分的平均液膜流量。