面向管道多相流檢測的電容層析成像研究.pdf

1、多相流是一個普遍存在于工業(yè)和自然界中的流態(tài)，隨著科技的發(fā)展，人們開始研究它的內(nèi)部特性，若能檢測出其中各相的分布或流動特性，實(shí)現(xiàn)可視化，對于工業(yè)發(fā)展和人類進(jìn)步具有重大的意義。但是由于它復(fù)雜的成分導(dǎo)致系統(tǒng)動態(tài)復(fù)雜，為可視化檢測帶來了困難。過程層析成像是近幾年來比較熱門的技術(shù)，在工業(yè)多相流檢測中也有很大的潛力。電容層析成像技術(shù)(Electrical Capacitance Tomography，ECT)作為過程層析成像技術(shù)的一種，具有非接觸、

2、低成本、易構(gòu)造、安全、響應(yīng)速度快、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，可將其應(yīng)用于多相流的可視化監(jiān)控，但要真正應(yīng)用與實(shí)際工業(yè)，仍需進(jìn)一步的研究和探索。
　　本文以焦化廢液處理中濾網(wǎng)堵塞的可視化監(jiān)控為目的，通過研究電容層析成像系統(tǒng)的有限元仿真和圖像重建問題，證明了將電容層析成像系統(tǒng)應(yīng)用其中的可行性。文章的主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　1.通過文獻(xiàn)調(diào)研，介紹了過程層析成像技術(shù)的構(gòu)成、特點(diǎn)和分類，詳細(xì)分析了電容層析成像的各部分組成及其工作機(jī)理，對電

3、容層析成像正逆問題、電容值、敏感場進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。
　　2、借助大型有限元分析軟件ANSYS，利用其自帶的APDL參數(shù)化設(shè)計語言編程實(shí)現(xiàn)了電容層析成像系統(tǒng)傳感器場域的有限元數(shù)值仿真計算，通過求解靜電場內(nèi)各節(jié)點(diǎn)電位，進(jìn)而獲取能反映介質(zhì)分布的電容值，并對靈敏場進(jìn)行分析計算，通過研究其分布特點(diǎn)證實(shí)了系統(tǒng)“軟場”效應(yīng)的存在。
　　3、通過分析圖像重建算法的必要性，對比和研究了目前國內(nèi)外各種圖像重建算法的原理和優(yōu)缺點(diǎn)?；贐P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)較