非规则结构电容层析成像填补法测量的敏感场特性及重构算法改进

• 作者: 陈昭 陈猛 王江江 常家兴 刘马林
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 电容层析成像 重构算法 非规则结构 两相流 测量
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 3469-3479
• 页数: 10页
• 分类号: O359.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200300

摘要

利用填补的方式将不规则区域转为规则成像区，可拓展电容层析成像的测量范围。首先分析了填补法对应的敏感场特性，然后分别研究了敏感场、归一化电容、填充区介电常数和图像重构算法对填补法成像的影响。并利用特定的填充区边界条件对Landweber算法进行改进，提出两种改进方法:变换矩阵和拆分矩阵的Landweber图像重构方法。结果表明，填充区使电容信号绝对值增强，非线性程度增加。不同背景的敏感场对成像影响较小，但填充区充满时的敏感场可强化环状流成像。去除填充区噪声的归一化电容矩阵有利于图像重构。填充物质的介电常数与测量区高介电常数相近时成像最佳。拆分矩阵法降低了求解维度，缩短了计算时间，对各种流型成像整体效果较好，基于松弛因子改进还可进一步优化重构图像。最后，在一般非规则结构中对改进方法的可靠性进行了测试验证。研究表明，改进方法可以用于一般性不规则结构的相分布测量，未来还可以用于因高温、腐蚀等无法直接进行电极安装的工业场合中，具有改进多相流测量方法的普遍意义。