【摘要】：圖像重建是實現(xiàn)油氣潤滑管道內油氣兩相流流動參數(shù)在線監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)。油氣潤滑系統(tǒng)管徑小、油膜薄、極板數(shù)量受限和液少氣多等特點加劇了油氣潤滑電容層析成像系統(tǒng)(Electrical Capacitance Tomography,簡稱ECT)圖像重建的病態(tài)性。本文研究了油氣潤滑ECT系統(tǒng)圖像重建中的病態(tài)問題,主要研究工作和結論如下:(1)建立了油氣潤滑ECT系統(tǒng)圖像重建的數(shù)學模型,分析了圖像重建中產(chǎn)生病態(tài)性的主要原因和影響因素;采用條件指標-方差分解比法(Condition Index and Variance Decomposition Proportion,簡稱CIVDP),對油氣潤滑ECT系統(tǒng)圖像重建中靈敏度矩陣的病態(tài)性進行了診斷分析。結果表明,油氣潤滑ECT系統(tǒng)敏感場的靈敏度矩陣列向量間存在很強的病態(tài)性;該病態(tài)性與油氣潤滑ECT系統(tǒng)的特點有關,如油膜厚度和極板數(shù)目等;通過對靈敏度數(shù)據(jù)列的回歸分析與殘差處理,可有效削弱病態(tài)程度。(2)采用U曲線法確定了油氣潤滑ECT系統(tǒng)圖像重建中的正則化參數(shù),分析了正則化處理后靈敏度矩陣的病態(tài)性;通過LBP和Tikho nov正則化算法分別對油氣潤滑系統(tǒng)管道截面進行了第一次圖像重建;并對圖像的灰度分布矩陣進行門限濾波閾值優(yōu)化后再進行了二次圖像重建。結果表明,相較于L曲線法,U曲線法選取的正則化參數(shù)在削弱靈敏度矩陣病態(tài)程度方面的作用顯著;門限濾波閾值優(yōu)化有助于提高油氣潤滑ECT系統(tǒng)的管道截面成像質量。(3)采用COMSOL軟件建立了油氣潤滑環(huán)狀流管道與ECT系統(tǒng)的三維物理模型及有限元模型,結合電磁場理論獲取了傳感器的電容值;建立了電容值與成像灰度值一一對應的RBF映射模型;將RBF算法應用于油氣潤滑兩相流動的管道截面成像過程,并以圖像相對誤差(IME)和圖像相關系數(shù)(CORR)為評估標準對該算法進行驗證。結果表明,RBF算法避免了因靈敏度矩陣本身帶來的病態(tài)問題,適用于油氣潤滑ECT系統(tǒng)的實時成像,重建圖像質量顯著改善,將為后續(xù)研究油氣潤滑管道內部流動特性提供幫助。
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TE832
【圖文】：

力的作用開始展開、變薄；在管道傳輸后段，潤滑油沿著管道內壁源源不斷地以逡逑環(huán)形螺旋狀傳輸，并形成了一層薄薄的油膜［２］，最后精準地在噴頭處連續(xù)噴出了逡逑油滴。整個過程中潤滑油與壓縮空氣并沒有融為一體。圖１－２是油氣流形成的示逡逑意圖。逡逑油逡逑Ｕ邋０邐油膜邐壓縮空氣逡逑，：邋／逡逑氣—邐）））））＼邐＼邐）邐）；）））逡逑＼邋／邋／邋／邋／／／／／／／／邐／邋／邋／邋／邋Ｊ邐／／邋７邋／邋／邋／￣７邋／邋／邋７￣／邋／邋／邋ｙ邋？邋￣７＇／邋／邋／邋，｝邋／邋／１逡逑圖１－２油氣潤滑中油氣流形成的示意圖逡逑由于油氣潤滑系統(tǒng)耗油量小，供油量需要定時定點定量，根據(jù)各個潤滑點的逡逑耗油量進行供油控制，保證在油氣潤滑管道內形成連續(xù)、輕薄的油膜。隨著機械逡逑裝備的高速發(fā)展，工業(yè)過程中對調控油量、油速和氣速等的要求逐漸提升，為實逡逑現(xiàn)對油氣兩相流流動過程的監(jiān)控，過程參數(shù)的測量尤為重要。油氣潤滑兩相流參逡逑數(shù)主要有［３１：逡逑（１）

力的作用開始展開、變��；在管道傳輸后段，潤滑油沿著管道內壁源源不斷地以逡逑環(huán)形螺旋狀傳輸，并形成了一層薄薄的油膜［２］，最后精準地在噴頭處連續(xù)噴出了逡逑油滴。整個過程中潤滑油與壓縮空氣并沒有融為一體。圖１－２是油氣流形成的示逡逑意圖。逡逑油逡逑Ｕ邋０邐油膜邐壓縮空氣逡逑，：邋／逡逑氣—邐）））））＼邐＼邐）邐）；）））逡逑＼邋／邋／邋／邋／／／／／／／／邐／邋／邋／邋／邋Ｊ邐／／邋７邋／邋／邋／￣７邋／邋／邋７￣／邋／邋／邋ｙ邋？邋￣７＇／邋／邋／邋，｝邋／邋／１逡逑圖１－２油氣潤滑中油氣流形成的示意圖逡逑由于油氣潤滑系統(tǒng)耗油量小，供油量需要定時定點定量，根據(jù)各個潤滑點的逡逑耗油量進行供油控制，保證在油氣潤滑管道內形成連續(xù)、輕薄的油膜。隨著機械逡逑裝備的高速發(fā)展，工業(yè)過程中對調控油量、油速和氣速等的要求逐漸提升，為實逡逑現(xiàn)對油氣兩相流流動過程的監(jiān)控，過程參數(shù)的測量尤為重要。油氣潤滑兩相流參逡逑數(shù)主要有［３１：逡逑（１）

（１）油膜厚度對病態(tài)性的影響逡逑結合特征分析法與條件數(shù)法［３７１，本章分析了在四種不同油膜厚度下的法矩逡逑陣特征值和條件數(shù)的變化，如圖２－１、圖２－２所示。逡逑４邋￣卜＇邐Ｉ邐Ｉ邐＼邐Ｉ逡逑來油膜厚度為０．４７０ｍｍ時，法矩陣的特征值分布逡逑＋邐油膜厚度為０．４０５ｍｍ時，法矩陣的特征值分布＿逡逑３邋５邐°邐Ｏ邋油膜厚度為０．３４０ｍｍ時，法矩陣的特征值分布＿逡逑＋邋＾邐△邋油膜厚度為０．１９０ｍｍ時，法矩陣的特征值分布逡逑３＿邐％0邐■逡逑l勫危鈴

本文編號：2791843