多相流动广泛存在于自然界和工程设备中，就大量工程问题而言，包括石油管道流、流化床燃烧、颗粒分离和去除、液力输送和气力输送等。从相态组成来看，多相流主要包括气-液、气-固、液-固两相流和气-液-固三相流，化石能源高效开采、转运输送、加工利用的许多过程都是典型的多相流及其传递过程，可以说流体动力学条件决定了上述各过程的操作性能。因此，研究各种（类）单元过程的多相流动规律和相态分布对工程实际具有重要的指导意义。目前，理论分析、实验研究和数值模拟是研究流体流动最主要的三种方法。近几年，随着激光测量技术和计算机技术的飞速发展，计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值模拟和流场测试相结合的方式成为研究流体流动状态并预测过程能效的主要手段。

　　（1）计算流体动力学（CFD）数值模拟

　　根据流体力学知识，自然界所有的流动现象都可以用两个方程来描述：连续性方程（即质量守恒方程）和Navier-Stokes方程（即动量守恒方程）。CFD数值模拟的本质就是求解流动方程，即针对具体的物理流动现象选用合适的模型，由流体力学基本物理定律出发，在流动基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动进行数值求解。具体实施过程中，首先在确定实际问题控制流动的基本方程组后，在空间区域节点上进行数值离散，把原来在时间域及空间域上的连续流动量（如速度场、密度场、压力场和温度场），用有限离散节点上的变量集合来代替；通过一定的数值处理原则和计算方法，建立离散节点上变量之间所满足的代数方程组，并数值求解这些代数方程组，获得连续流动量在这些离散节点上的近似值，从而得到实际问题流场内各个位置上基本物理量的分布，以及这些物理量随时间的变化情况；还可据此算出相关的其他物理量；并结合数据处理和图形显示技术，对各种科学问题、工程应用和生产实践进行预报和结构优化设计。

　　（2）流场现代测试技术

　　在过程工业或流程工业领域，常常需要研究设备的流体力学性能，了解设备内部的流动状况。速度是流场最主要的特征参数之一，速度场的准确测量对于准确了解流场特性具有重要意义。从简单的单相流动到需要两组参量描述的两相流动，再到复杂的多相流动，测量难度大大增加。随着计算机技术、数字图像处理技术、激光技术等的发展以及新理论的提出，流场测速技术在过去几十年已有了飞跃的发展，流场测速技术经历了从单相到多相，从接触式到非接触式，从低速到超音速，从单点到全场的过程。具体到过程装备内部流动的测量技术而言，主要有非光学测量技术和流动显示技术两大类。

　　非光学测量技术主要包括探针和热线热膜技术，如多孔探针、旋转探针、热线热膜风速仪和涡量探针等，缺点是：探针和热线/热膜的介入会扰动真实流场，需配置复杂的遥测技术将采集信号从测量参考系传递到实际参考系。流动显示技术有传统的流场显示技术和现代流场显示技术，而传统流动显示技术又可分为壁面显迹法、丝线法、示踪法和光学法四类，具体有氢气泡法、彩色氦气泡法、油流法、丝线法、阴影法、纹影法、干涉法等。

　　随着光纤技术、芯片技术、激光技术、数字信号处理技术、图像图形处理技术、计算机处理技术等的日益成熟和完善，流动显示技术得到新的发展，产生了高响应、非接触的现代流动显示技术，包括激光多普勒测速仪（LDV，Laser Doppler Velocimetry）技术、粒子图像测速仪（PIV，Particle Image Velocimetry）技术、激光诱导荧光（LIF，Laser Induced Fluorescence）技术、相位多普勒测速仪（Phase Doppler Anemometry，PDA）技术、激光分子测速（LMV，Laser Molecule Velocimetry）技术和压敏涂层测压（PSP，Pressure Sensitive Paints）技术等，其中相位多普勒测速仪（Phase Doppler Anemometry，PDA）也被称为粒子动态分析仪（Particle Dynamics Analysis，PDA）或相位多普勒粒子分析仪（Phase Doppler Particle Analyzer，简称PDPA），顾名思义是利用多普勒效应来测量运动粒子的相关特性，是由激光多普勒测速仪（Laser Doppler Velocimeter，LDV）发展而来，至今已有近二十年的历史。

　　相位多普勒粒子分析仪所依据的基本光学原理是Lorenz-Mie散射理论，一般包括激光器、入射光学单元、接收光学单元、信号处理器和数据处理系统等几部分。如同声波的多普勒效应一样，光源与物体相对运动也具有多普勒效应。在相位多普勒粒子分析仪中，依靠运动微粒散射光与照射光之间的频差来获得速度信息，通过分析穿越激光测量体的球形粒子反射或折射的散射光产生的相位移动，来确定粒径大小。