發(fā)布時間：2020-09-10 13:56

　　 兩相流動過程中不同介質(zhì)的分布形態(tài)稱為流型,氣液兩相流系統(tǒng)的流型是表征其流動特性的重要參數(shù)之一。氣液兩相流流型識別對石油和化工等工業(yè)生產(chǎn)安全性具有重要作用。目前,基于數(shù)學(xué)模型的流型識別技術(shù)成為了主要的發(fā)展趨勢。本文提出了一種基于符號動態(tài)濾波的流動特性軟測量方法,為氣液兩相流的流型識別提供了新的思路。本文主要內(nèi)容如下:(1)設(shè)計并制作了垂直透明超聲測量管道,選用滿足測量需求的儀器搭建了一套垂直上升氣液兩相流實驗裝置,并針對純水、泡狀流、彈狀流和環(huán)狀流四種流型進行了實驗;(2)重點闡述了符號動態(tài)濾波理論,介紹了符號動態(tài)濾波方法的分析步驟,對四種流型的實驗數(shù)據(jù)進行了處理和分析,分別對同種流型以及不同流型對應(yīng)的基準狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣進行相似度測量,以表征不同流型下兩相流波動的差異情況,認為同種流型下得到的狀態(tài)轉(zhuǎn)矩陣之間較為相似,而不同流型下的基準狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣之間的相似度較低,從而為流型識別提供了依據(jù);(3)針對識別模型分析比較了不同閾值下的符號集大小為4、5和6三種模式,得到閾值為0.2,對應(yīng)的符號集大小為5時,流型判別的正確率達到最高。同時,為了提高流型識別的正確率,還增大了訓(xùn)練集數(shù)量,使流型識別率達到92%。同時選用功率譜密度分析法與符號動態(tài)濾波法進行流型識別性能比較,驗證了后者的流型識別正確率要高于前者。
【學(xué)位單位】：中國計量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O359
【部分圖文】：

垂直下降管中的流型

從而設(shè)計出能代表每個流型的流態(tài)圖，以此達到流法是一種早期的流型識別方法，它使用范圍有一定的限度上的要求，因此很難應(yīng)用于工程中。通常分別使用氣速度作為坐標軸的橫縱坐標來構(gòu)造流型圖，以水平管的，如圖 1.2 所示。

超聲氣液兩相流流型識別實驗系統(tǒng)流程圖如圖 3.1，主要由信號發(fā)生模塊、氣/水源模塊、測量模塊和數(shù)據(jù)采集模塊四個模塊組成。其中，信號發(fā)生模塊包括信號發(fā)生器、功率放大器，氣/水源模塊包括氣泵、水箱、調(diào)節(jié)閥和流量計，測量模塊包括透明管道和一發(fā)一收式的超聲換能器，數(shù)據(jù)采集模塊包括示波器、數(shù)據(jù)采集卡和 PC 上位機。信號發(fā)生器產(chǎn)生一個激勵信號，經(jīng)過功率放大器放大后傳到超聲換能器的發(fā)射端，由此生成超聲信號注入到垂直管道中。同時，打開調(diào)節(jié)閥，根據(jù)調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)整氣泵和水箱分別注入到垂直管道的氣液兩相流量。在垂直管道的另一端，由超聲換能器的接收端接收超聲波信號，在連接示波器觀測波形的同時，連接數(shù)據(jù)采集卡并將接收到的數(shù)據(jù)上傳至 PC 上位機。

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本文編號：2815905