气力提升系统无运动部件、结构简单,非常适合河道清淤、石油开采、煤矿开采和化工液体输送等工程领域。气力提升系统提升过程中气液固三相相互作用机理复杂,提升管内气液固三相的运动特性也很难把握,这大大制约了气力提升系统的性能提升。为此,本文主要是基于图像处理技术对气力提升管内流型特征分析及流场特性进行了深入的研究,主要内容如下:(1)研究了气液固三相流管内流型特征。采用高速摄像仪拍摄气力提升管内不同工况下的气液固三相流型的动态图像,基于气泡分布特征,对流型进行划分,获得了6种典型流型。在此基础上,利用图像处理技术获得了流型图像的灰度直方图,计算了流型图像的灰度共生矩阵,阐明了5种纹理特征参数随时间的变化规律。结果表明:提取的流型图像纹理特征参数指标可以较好地反映气液固三相流流动特性,能较好地探明混合流体流动过程中的流型特征,为分析气力提升管内流型特征提供了一种有效的方法。(2)揭示了提升管内的流场结构及其运动。通过高速摄像仪采集了提升过程气液固的动态图像,获取了气固的运动规律,但提升管内的液相属于连续相,无法从图上进行轨迹追踪,为此采用激光多普勒测速仪测量系统获取了提升管横截面上液相的速度分布规律。结果表明:气力提升管内的流型呈现周期性的变化规律,其变化规律为:搅拌流-密集型泡状流-稀疏型泡状流-环状流-块状流-搅拌流。其中搅拌流相对密集型泡状流和稀疏型泡状流更有利于固体颗粒的提升。提升管内气泡作“之”字形上升,该运动实为一种不规则的螺旋上升运动。固体颗粒的运动体现出‘上升-下降-上升’振荡运动规律。提升管横截面液相速度分布趋于圆台形,管壁附近速度梯度比较大,管内中心区速度平缓分布,且轴心处的速度最高。