申请/专利权人：山东科技大学

申请日：2024-04-18

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN118111814B

主分类号：G01N3/12

分类号：G01N3/12;G01N3/06;G06F30/23;G06F17/18;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.06.18#实质审查的生效;2024.05.31#公开

摘要：本发明公开一种气液两相混合物压缩性能精确测定的方法，属于多相物理量测量领域。该方法通过测量装置对经精确体积配比组成的气液混合体实施轴向压缩，并基于光测途径实时测量；并通过基于数值分析方法等，建立气液混合体范围、径向压力与装置外周应变和位移场之间的映射关系；经由建立的映射关系关联实测应变、位移场数据与气液混合体径向压力，并配合轴向加载力和位移，经由数学公式计算该气液混合体压力与体积应变关系。本发明综合应用试验测量、力学分析、机器学习和反演理论，建立不同体积组成的气液两相混合物的压缩性能，即组份、压力与体积应变的关系，进而完成该类混合物压缩性能的测定，具有精确、便捷等优点。

主权项：1.一种气液两相混合物压缩性能精确测定的方法，其特征在于，采用测量装置，该测量装置包括活塞缸、往复式密封活塞和双目工业相机，往复式密封活塞安装在活塞缸上，在活塞缸的底部设置有注入孔；双目工业相机布置在活塞缸的一侧；该方法包括以下步骤：S1、在活塞缸的外表面喷涂散斑；S2、获取活塞缸的本构数据；S3、根据活塞缸的实际尺寸和材料性质，创建内压作用下的有限元模型；S4、进行有限元分析，得到不同内压和高度范围下的应变分布云图数据；S5、建立步骤S4中内压、高度范围与输出的三个方向应变场之间的映射关系： ；其中上标分别代表轴向、环向和径向；基于应变分布云图数据识别内压的数值与高度范围；通过回归分析，得到内压、高度范围与应变场之间的映射关系模型： ；S6、将往复式密封活塞与活塞缸进行组装；S7、将气体通过注入孔填充进活塞缸中，直至往复式密封活塞达到高度；随后将液体通过注入孔注入活塞缸内，直到往复式密封活塞达到高度，此时气体、液体的体积分别为、，D为活塞缸的内径；再根据气体与液体的密度，换算出气体与液体的质量，从而确定该气液两相混合物的质量流量比： ； ； ；其中，为气相的质量流量，为气相的密度，为液相的质量流量，为液相的密度，为气液混合体的质量流量比；S8、将活塞缸放置于试验机的加载板之间，调整双目工业相机的摆放位置，使得双目工业相机能够捕捉到清晰的散斑；S9、在试验机上配置有荷载传感器和位移传感器，试验机、双目工业相机均与计算机终端连接，通过计算机终端控制试验机加载，并实时记录荷载传感器、位移传感器的时间历程曲线；S10、通过计算机终端实时计算加载过程中活塞缸外表面散斑区域轴向应变分布场、径向应变分布场和环向应变分布场；S11、对于给定t时刻，根据荷载传感器数据计算气液混合体轴向应力： ； ；式中：为气液混合体轴向应力，为t时刻活塞缸横截面面积，D为活塞缸的内径，为活塞缸在t时刻的环向应变值；通过位移传感器数据，计算气液混合体压缩后的剩余高度，并基于此计算气液混合体在t时刻的轴向应变值： ； ；取，其中，，分别为气液混合体在t时刻的轴向应变值、环向应变值和径向应变值；S12、将步骤S10中的活塞缸在t时刻的轴向应变分布场、环向应变分布场和径向应变分布场作为输入变量输入至步骤S5中的映射关系模型，识别并反算出步骤S10中活塞缸在t时刻的轴向应变分布场、环向应变分布场和径向应变分布场对应的径向应力；理论上沿活塞缸高度方向径向应力数值上相同，即： ；取的平均值作为该时刻气液混合体所承受的径向应力数值， ；S13、由气液混合体轴向应力和径向应力计算气液混合体的被动围压和体积应变； ； ；其中，分别为气液混合体在t时刻的轴向应变值和气液混合体在t时刻的径向应变值；S14、关联步骤S11与步骤S13中的公式，确定气液混合体轴向应力与被动围压之间的关系；以及被动围压与体积应变之间的关系： ； ；S15、重复步骤S7-S14，应用平均值建立被动围压与气液混合体轴向应力、体积应变之间的关系： ； ；通过数值方法对其进行参数回归，得到气液混合体的关系式： ； ；式中，、、分别为轴向抗压强度、体积应变以及被动围压；参数，依赖于气液混合体的组份。

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权利要求：

百度查询： 山东科技大学 一种气液两相混合物压缩性能精确测定的方法

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