中文摘要：

两相流中分散颗粒的粒度分布、浓度和速度的测量是工业工程和环境工程的重要方面，无论对过程控制和产品质量还是对废水、废气排放都具有非常远大的应用背景。目前国际上对颗粒粒度分布、浓度和速度的测量方法很多，但能用于在线测量且对颗粒粒径分布、浓度及速度同时测量的仪器还很少，而对高浓度两相流中颗粒粒径分布、浓度和速度进行在线测量则更少。国内在这方面的研究还处于空白。本项目拟采用消光起伏法，使两相流流过窄激光束，记录颗粒消光引起的透射光的起伏信号得到透过率的频谱，利用频谱特性得到颗粒粒度分布、浓度和两相流速度的信息。重点研究高浓度两相流对窄光束消光的物理机制。利用其结构简单、数据处理及时、透过率可测动态范围大等优点，实现高浓度两相流的在线、实时测量。

结论摘要：

本项目研究高浓度含颗粒两相流中颗粒粒径分布、浓度何速度的消光起伏频谱测量技术。具体说，使两相流流过窄激光束，记录颗粒消光引起的透射光的起伏信号得到透过率的频谱，利用频谱特性得到颗粒粒度分布、浓度和两相流速度的信息。通过该研究，发展了频率域高阶低通滤波器和带通滤波器的透过率起伏频谱方法、时间域内的透过率起伏相关频谱法、透过率起伏信号的谱分析方法。其中，对频率域高阶低通滤波器透过率起伏频谱方法和时间域内的透过率起伏相关频谱法这二种方法，重点研究了高浓度两相流对窄光束消光的物理机制。理论研究和实测结果显示，该方法可测颗粒粒径分布范围为10微米到数千微米，两相流流速可测试范围为0.1－100m/s。通过理论修正模型，可测透过率平均值可在0.02－0.98范围，相对应的颗粒体积浓度高达25%。该技术具有测试装置结构简单、数据处理及时、颗粒粒径分布范围宽、颗粒浓度可测动态范围大等优点，为高浓度颗粒两相流的在线、实时测量提供了一种新的测试手段。