Введение. С самого начала вычислительная томография была нацелена на то, чтобы обеспечить возможность измерения скорости многофазного потока

С самого начала вычислительная томография была нацелена на то, чтобы обеспечить возможность измерения скорости многофазного потока, а также для получения изображений распределения концентрации (Салкелд 1991, Хейз 1994). Измерение скорости потока с помощью томографии требует чётких изображений концентрации, высокой скорости получения данных, высокоскоростного вычисления и какого-либо метода измерения скорости. Промышленные расходомеры также должны быть надёжными и недорогостоящими. Томография электрического ёмкостного сопротивления всегда предоставляла одну из лучших возможностей достижения необходимых компромиссов, сразу же став промышленным расходомером. Хотя это система с низким разрешением, однако датчики в ней просты, а сроки овладения ею ограничены лишь временем, необходимым для создания электрического поля. Хотя овладение ею и вычисление с помощью неё были изначально серьёзно ограничены скоростью вычисления, промышленные системы ТЭЁС сегодня доступны, что даёт возможность получения изображений двойниковой плоскости с захватом изображения в реальном времени и преобразованием до 300 полных рамок в секунду (Байарс и Пендлтон, 2003). Расшифровывая изображения ТЭЁС, можно успешно описывать технические характеристики систем двухфазного потока, включая непроводящую длительную фазу. Такие системы включают в себя значительные промышленные приложения, такие как пневматическая подача твёрдых тел, множество потоковых смесей в нефтяной промышленности и газоадсорбционные кипящие слои, где было обнаружено, что распределение концентрации на границе поднимающихся пузырьков зависит от свойств сыпучего продукта (Уайт, 2001).

Взаимная корреляция всегда служила средством измерения скорости, и сейчас доступны промышленные расходомеры (Бек и Пласковски, 1987). Взаимная корреляция внутри двухфазных потоков имеет значительное преимущество – контраст между двухфазными потоками стремиться к максимуму, давая обильные структуры, с которыми можно коррелировать. Но есть и главный недостаток – это то, что корреляция представляет собой по существу квадрат сигнала, так что внутри любого объёма самый сильный сигнал меняется, и поэтому самые большие потоковые структуры превалируют над результатом. Датчики, которые в среднем имеют равные показатели вдоль всего поперечного сечения потока, дают результаты, которые полностью зависимы от структуры потока и которые нельзя достоверно расшифровать без знания этой структуры (Лукас, 1987). Это ограничение не останавливает применение взаимной корреляции в измерениях многофазного потока, но может серьёзно ограничить ряд вычислительных условий, при которых можно получить надёжные результаты. Взаимная корреляция в подразделах плоскости изображения сокращает этот эффект уравнивания объёма и приближается к верному интегралу концентрации и скорости. Несколько авторов предприняли эти вычисления с корректными результатами (напр. Яворски и Дьяковски, 2001). Неосевые скорости могут быть вычислены с помощью взаимной корреляции пикселей или групп пикселей на одних и тех же отдельных плоскостях. Этот документ представляет пакет программ, которые мы написали, чтобы дать исследователю гибкий инструмент для исследования многофазных потоков с использованием ТЭЁС. Этот пакет был снабжён многими техниками, предложенными другими исследователями, а новые приёмы могут быть легко усвоены, как только они станут доступными. В дополнение к инструменту исследования потока пакет программного обеспечения для анализа потока с помощью ТЭЁС можно использовать, чтобы задать многие нерешённые вопросы, которые должны быть заданы перед тем, как промышленные томографические расходомеры смогут производиться.