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文檔簡介
1、在石油、電力及化工等工業(yè)過程控制系統(tǒng)中,兩相流系統(tǒng)普遍存在,探討兩相流流動機理、流體之間的相互作用,實現(xiàn)兩相流系統(tǒng)的流型識別、準確檢測兩相流各種參數(shù),具有重要意義。流型的正確識別直接影響兩相流系統(tǒng)含氣率、流速等其它流動參數(shù)的精確測量,因此兩相流系統(tǒng)的流型識別和特性分析是該領域的重要研究方向之一。
基于電容層析成像技術,在理論和實驗研究的基礎上,本文主要采用現(xiàn)代信息處理技術圍繞水平管道、氣液兩相流的流動特性和流型識別問題展開
2、討論,全文的主要工作及結果簡單總結如下:
1.基于電容層析成像系統(tǒng)測量數(shù)據(jù),采用高階統(tǒng)計量分析和模糊聚類算法,對電容層析成像測量信號進行雙譜和雙譜對角切片分析,提取有用能量和幅值信息構成特征參數(shù)向量,提出一種氣液兩相流的流型分類方法。基于三階累積量分析方法,確定了兩相流系統(tǒng)測量信號的非高斯、非線性性質。通過雙譜對角切片分析,驗證了測量信號中存在相位耦合現(xiàn)象,并對信號基頻和諧波頻率分布情況進行估計。
2.采用非
3、線性信息處理方法實現(xiàn)氣液兩相流特性分析。基于Cao方法定性地分析出兩相流系統(tǒng)測量信號是由隨機成分和確定性成分共同組成。通過求取兩相流系統(tǒng)的最大Lyapunov指數(shù),確定了測量信號具有混沌特性,從而證明了兩相流系統(tǒng)為一混沌系統(tǒng)。通過計算兩相流系統(tǒng)的關聯(lián)維、Kolmogorov熵和多尺度熵等混沌特性不變量,對不同流型進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因子,同時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
4、特性。
3.利用經(jīng)驗模態(tài)分解,首先對本征模態(tài)分量的完備性和正交性進行了討論。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換有直接關系。采用本征模態(tài)分量的Hilbert譜分析方法,以時間-頻率-幅值(能量)的三維信息分布形式揭示了兩相流系統(tǒng)的時頻特性,邊際譜反映了系統(tǒng)頻率-能量隨流型轉化的變化規(guī)律,瞬時能量表征了每個頻率在整個時間序列中的累積能量分布情況,等高能量分布實現(xiàn)
5、了測量信號的優(yōu)勢頻率范圍的分析。
4.基于小波包分解能量熵與模糊聚類算法,實現(xiàn)流型智能識別。根據(jù)流型識別結果,采用小波多尺度分析和R/S非線性分析方法對彈狀流和段塞流的動態(tài)流動特性進行分析,實驗結果表明兩相流系統(tǒng)的雙分形性是由系統(tǒng)離散相(氣相)引起。利用R/S分析結果,結合Hurst指數(shù)和關聯(lián)尺度信息,對兩相流系統(tǒng)的非周期性特性進行討論,提出一種改進P統(tǒng)計量分析方法,通過計算周期循環(huán)規(guī)律性參數(shù),對彈狀流和段塞流的非周期持續(xù)
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