基于電容層析成像技術(shù)的氣液兩相流特性分析.pdf

1、在石油、電力及化工等工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中，兩相流系統(tǒng)普遍存在，探討兩相流流動(dòng)機(jī)理、流體之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)兩相流系統(tǒng)的流型識(shí)別、準(zhǔn)確檢測(cè)兩相流各種參數(shù)，具有重要意義。流型的正確識(shí)別直接影響兩相流系統(tǒng)含氣率、流速等其它流動(dòng)參數(shù)的精確測(cè)量，因此兩相流系統(tǒng)的流型識(shí)別和特性分析是該領(lǐng)域的重要研究方向之一。
　　 基于電容層析成像技術(shù)，在理論和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文主要采用現(xiàn)代信息處理技術(shù)圍繞水平管道、氣液兩相流的流動(dòng)特性和流型識(shí)別問(wèn)題展開(kāi)

2、討論，全文的主要工作及結(jié)果簡(jiǎn)單總結(jié)如下：
　　 1.基于電容層析成像系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)，采用高階統(tǒng)計(jì)量分析和模糊聚類(lèi)算法，對(duì)電容層析成像測(cè)量信號(hào)進(jìn)行雙譜和雙譜對(duì)角切片分析，提取有用能量和幅值信息構(gòu)成特征參數(shù)向量，提出一種氣液兩相流的流型分類(lèi)方法。基于三階累積量分析方法，確定了兩相流系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)的非高斯、非線性性質(zhì)。通過(guò)雙譜對(duì)角切片分析，驗(yàn)證了測(cè)量信號(hào)中存在相位耦合現(xiàn)象，并對(duì)信號(hào)基頻和諧波頻率分布情況進(jìn)行估計(jì)。
　　 2.采用非

3、線性信息處理方法實(shí)現(xiàn)氣液兩相流特性分析?；贑ao方法定性地分析出兩相流系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)是由隨機(jī)成分和確定性成分共同組成。通過(guò)求取兩相流系統(tǒng)的最大Lyapunov指數(shù)，確定了測(cè)量信號(hào)具有混沌特性，從而證明了兩相流系統(tǒng)為一混沌系統(tǒng)。通過(guò)計(jì)算兩相流系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)維、Kolmogorov熵和多尺度熵等混沌特性不變量，對(duì)不同流型進(jìn)行了定量和定性分析，指出混沌特性不變量不但可以作為流型辨識(shí)因子，同時(shí)可以反映出不同流型的固有特征，較好地揭示了系統(tǒng)的內(nèi)部流動(dòng)

4、特性。
　　 3.利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，首先對(duì)本征模態(tài)分量的完備性和正交性進(jìn)行了討論。以定量的方式分析了兩相流系統(tǒng)不同尺度本征模態(tài)分量的能量分布情況，指出不同頻段之間的能量傳遞與流型轉(zhuǎn)換有直接關(guān)系。采用本征模態(tài)分量的Hilbert譜分析方法，以時(shí)間-頻率-幅值(能量)的三維信息分布形式揭示了兩相流系統(tǒng)的時(shí)頻特性，邊際譜反映了系統(tǒng)頻率-能量隨流型轉(zhuǎn)化的變化規(guī)律，瞬時(shí)能量表征了每個(gè)頻率在整個(gè)時(shí)間序列中的累積能量分布情況，等高能量分布實(shí)現(xiàn)

5、了測(cè)量信號(hào)的優(yōu)勢(shì)頻率范圍的分析。
　　 4.基于小波包分解能量熵與模糊聚類(lèi)算法，實(shí)現(xiàn)流型智能識(shí)別。根據(jù)流型識(shí)別結(jié)果，采用小波多尺度分析和R/S非線性分析方法對(duì)彈狀流和段塞流的動(dòng)態(tài)流動(dòng)特性進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明兩相流系統(tǒng)的雙分形性是由系統(tǒng)離散相(氣相)引起。利用R/S分析結(jié)果，結(jié)合Hurst指數(shù)和關(guān)聯(lián)尺度信息，對(duì)兩相流系統(tǒng)的非周期性特性進(jìn)行討論，提出一種改進(jìn)P統(tǒng)計(jì)量分析方法，通過(guò)計(jì)算周期循環(huán)規(guī)律性參數(shù)，對(duì)彈狀流和段塞流的非周期持續(xù)