一种气液两相介质含气量检测的瞬态共振声谱法  

作　　者：陈德华[1] 王秀明[1] 车承轩[1] 丛健生[1,2] 徐德龙[2] 王小民[1] 

机构地区：[1]中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室,北京100190 [2]东北石油大学地球物理系,大庆163318

出　　处：《中国科学：物理学、力学、天文学》2010年第7期842-849,共8页Scientia Sinica Physica,Mechanica & Astronomica

基　　金：国家自然科学基金(批准号:40774099);国家高技术研究发展计划(编号:2008AA06Z205);海洋公益性行业科研专项基金(编号:200805005)资助项目

摘　　要：从理论和实验角度研究了利用瞬态共振声谱法测量气液两相介质中气体含量的可行性.首先,通过数值模拟研究了腔内单气泡大小和位置以及腔内气体含量对谐振腔共振频率的影响;然后,建立一套瞬态共振声谱测量系统,实验考察了谐振腔共振频率和共振幅度随腔内气体流量的变化趋势,并对比了瞬态脉冲法和稳态扫频法所得测量结果的异同点.数值结果表明,谐振腔共振频率对腔内所含气体的体积变化非常敏感,在扰动体的体积非常小的情况下(与谐振腔的相对体积<0.1%),小气泡非常小的体积扰动就能引起共振频率的偏移发生很大的变化;小气泡位于腔体不同位置处时,所引起的共振频率偏移大小不同,在腔体中部时达到最大;而对固体小铝柱而言,相同的体积扰动所引起的共振频率差异基本可以忽略.实验结果也表明谐振腔共振声谱对腔内气体含量的变化非常敏感;当气液两相介质中气体含量较小时,共振频率和共振幅度随含气量的增大急剧减小;而当含气量达到较大值时,共振声谱的这种下降趋势逐渐趋于平缓.共振声谱实验测量结果的这种变化趋势与理论模拟结果相一致.另外,对气液两相流这种具有随机性和瞬时性的混合介质而言,在利用共振声谱法测量其含气量时,由于稳态扫描方法测量时间较长,无法完全反映被测介质的瞬态性,此时采用瞬态脉冲法测量更适合.该项研究在油井含气量的定量检测方面具有重要的应用价值.

关 键 词：共振声谱 气液两相流 含气率检测 瞬态法 

分 类 号：O359.1[理学—流体力学] O429[理学—力学]