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气液两相流是自然界和工业应用中一种常见的流体流动现象，广泛应用于化工、冶金以及航天等诸多领域。气液螺旋流是一种特殊形态的气液两相流，是气液两相流体在轴向运动的同时叠加了切向和径向速度而形成的旋转运动，这种流动形态在工业过程中有着重要的应用。本研究针对气液螺旋流中的液膜和含率参数进行研究，旨在对气液螺旋流进一步认识与探索，同时为工业应用提出新的技术手段。
首先，针对含率参数提出了基于气液螺旋两相流场的同轴式电容测量方法，给出了该方法的含率测量原理，并设计相应的旋流分相器及电容传感器结构。在流场中气相以气核形态位于管道中心流动，液相以液膜形态沿管壁流动，有效地克服了流动形态对于电容传感器测量的影响。
其次，在天津大学可调压中压湿气实验装置上进行水平含水率测量实验。电容测量信号表明传感器对体积含水率具有比较好的分辨能力。由于电容信号反映的是截面含率的信息，因此提出了基于滑速比的螺旋流含水率预测模型，建立了体积含水率与截面含水率间的转换关系，从而实现了10%以内体积含水率的测量，平均绝对误差为0.24%。
然后，基于电导探针实验方法对螺旋流液膜参数进行研究，考察三种实验安装方式下螺旋流周向液膜的分布情况。提出了水平螺旋流周向液膜的不均匀度参数tat-1m，反映螺旋流周向液膜分布的非均匀程度，并基于Martinelli参数X建立了tat-1m参数模型，模型预测的平均相对误差为3.79%。同时，确定了竖直正U式为最优安装方式，在此基础上建立竖直螺旋流平均液膜厚度预测模型，实现了螺旋流平均液膜厚度的预测，平均相对误差为8.26%。
最后，对电容传感器装置结构进行优化，提出了竖直测量方案，并进行了0-10%低含水率及10-40%高含水率测量实验，实现了体积含水率0-40%范围内的测量。定义了归一化电容参数C*来建立含水率测量模型，低含水率和高含水率下体积含水率预测平均绝对误差分别为0.25%和1.26%，测量重复性结果最大值为0.76%。
首先，针对含率参数提出了基于气液螺旋两相流场的同轴式电容测量方法，给出了该方法的含率测量原理，并设计相应的旋流分相器及电容传感器结构。在流场中气相以气核形态位于管道中心流动，液相以液膜形态沿管壁流动，有效地克服了流动形态对于电容传感器测量的影响。
其次，在天津大学可调压中压湿气实验装置上进行水平含水率测量实验。电容测量信号表明传感器对体积含水率具有比较好的分辨能力。由于电容信号反映的是截面含率的信息，因此提出了基于滑速比的螺旋流含水率预测模型，建立了体积含水率与截面含水率间的转换关系，从而实现了10%以内体积含水率的测量，平均绝对误差为0.24%。
然后，基于电导探针实验方法对螺旋流液膜参数进行研究，考察三种实验安装方式下螺旋流周向液膜的分布情况。提出了水平螺旋流周向液膜的不均匀度参数tat-1m，反映螺旋流周向液膜分布的非均匀程度，并基于Martinelli参数X建立了tat-1m参数模型，模型预测的平均相对误差为3.79%。同时，确定了竖直正U式为最优安装方式，在此基础上建立竖直螺旋流平均液膜厚度预测模型，实现了螺旋流平均液膜厚度的预测，平均相对误差为8.26%。
最后，对电容传感器装置结构进行优化，提出了竖直测量方案，并进行了0-10%低含水率及10-40%高含水率测量实验，实现了体积含水率0-40%范围内的测量。定义了归一化电容参数C*来建立含水率测量模型，低含水率和高含水率下体积含水率预测平均绝对误差分别为0.25%和1.26%，测量重复性结果最大值为0.76%。