發(fā)布時(shí)間：2020-09-10 13:56

　　 兩相流動(dòng)過(guò)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(dòng)特性的重要參數(shù)之一。氣液兩相流流型識(shí)別對(duì)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(shí)別技術(shù)成為了主要的發(fā)展趨勢(shì)。本文提出了一種基于符號(hào)動(dòng)態(tài)濾波的流動(dòng)特性軟測(cè)量方法,為氣液兩相流的流型識(shí)別提供了新的思路。本文主要內(nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)并制作了垂直透明超聲測(cè)量管道,選用滿足測(cè)量需求的儀器搭建了一套垂直上升氣液兩相流實(shí)驗(yàn)裝置,并針對(duì)純水、泡狀流、彈狀流和環(huán)狀流四種流型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn);(2)重點(diǎn)闡述了符號(hào)動(dòng)態(tài)濾波理論,介紹了符號(hào)動(dòng)態(tài)濾波方法的分析步驟,對(duì)四種流型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和分析,分別對(duì)同種流型以及不同流型對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行相似度測(cè)量,以表征不同流型下兩相流波動(dòng)的差異情況,認(rèn)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(zhǔn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣之間的相似度較低,從而為流型識(shí)別提供了依據(jù);(3)針對(duì)識(shí)別模型分析比較了不同閾值下的符號(hào)集大小為4、5和6三種模式,得到閾值為0.2,對(duì)應(yīng)的符號(hào)集大小為5時(shí),流型判別的正確率達(dá)到最高。同時(shí),為了提高流型識(shí)別的正確率,還增大了訓(xùn)練集數(shù)量,使流型識(shí)別率達(dá)到92%。同時(shí)選用功率譜密度分析法與符號(hào)動(dòng)態(tài)濾波法進(jìn)行流型識(shí)別性能比較,驗(yàn)證了后者的流型識(shí)別正確率要高于前者。
【學(xué)位單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(jì)出能代表每個(gè)流型的流態(tài)圖，以此達(dá)到流法是一種早期的流型識(shí)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(biāo)軸的橫縱坐標(biāo)來(lái)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(shí)別實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖如圖 3.1，主要由信號(hào)發(fā)生模塊、氣/水源模塊、測(cè)量模塊和數(shù)據(jù)采集模塊四個(gè)模塊組成。其中，信號(hào)發(fā)生模塊包括信號(hào)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(jì)，測(cè)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(jī)。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(hào)注入到垂直管道中。同時(shí)，打開(kāi)調(diào)節(jié)閥，根據(jù)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)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(hào)，在連接示波器觀測(cè)波形的同時(shí)，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(jī)。

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本文編號(hào)：2815905