摘 要：高速摄像技术目前已经成为研究直管内多相流流动规律的常规手段之一，从多相流、油气集输以及微/小管道流动等三个方面，对基于高速摄像技术进行的多相流流动规律研究进行了归纳分析。总结了以高速摄像为研究手段的不同类型管道内多相流动的流动特性，阐明了针对不同流动体系中高速摄像技术的使用方法，同时指出了目前通过高速摄像研究多相流动所面临的困难。购买并搭建了Flare高速相机测量系统，同时搭建了多功能油气集输实验装置，为进行螺旋流流动特性、管道携液以及气/液颗粒流动特性等相关实验做好准备，为基于高速摄像系统进行的多相流研究提供参考和借鉴。
关键词：高速摄像；多相流动；流动特性；研究进展
引言
在石油、化工、冶金、动力及核能等工业中，多相流现象普遍存在，如石油开采过程中的油水两相和油水气三相流动，原油运输中的掺水减阻，热能工业中锅炉的汽水两相流，流化床中的气固两相流，以及化学工业中的反应器、蒸发器等等。另外，微/小管道的研究也日益增多，而微/小管道的水力直径小，气液两相流在流动过程中受到惯性力和表面张力的作用突出，相比之下，重力作用的影响明显被削弱，使其在流动规律上与常规管道又有不同。对于多相流的研究中流动特性和流动参数的测量这两个方面目前己取得了较多的进展，但是，多相流涉及的物相以及流动条件十分广泛，再加上多相流测量仪器特性不同，很难得到具有普适性的规律。比如，气液两相流中，两相物质不同的物理、化学性质以及相间界面的表面现象都会对两相流的流动状况产生影响，两相间不同的相对速度同样也会引起流动状况的改变[1]。除此之外，气液两相流中的气相往往还会有很大的可压缩性[2]。总体说来，由于实际遇到的多相流呈现出不同的流动特性，多相流流动规律仍在存在较多的研究困难。
针对多相流研究的特性，目前已经形成了多种成熟的测量方法[3]。例如，对于透明管道内的多相流，光学法与高速摄像法等技术使用较多；对于非透明管道或者非透明相的多相流，射线吸收、太赫兹、激光干涉成像、层析成像、核磁共振、粒子成像等技术已有使用。另外，计算机科学技术的发展迅猛，信号处理技术不断提高，使得神经网络、模式识别、机器学习、数据挖掘以及信号处理等图片处理方法引入到多相流研究领域。目前说来，高速显微摄影作为一种具有高的时空分辨率的研究手段，其理论和方法已经在逐步趋于完善[4]。高速摄影法利用高速摄像机，通过透明管段或窗口来拍摄并判定两相流的流动状态[1,5]。
作者：梁俊