收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于电容耦合式非接触电导检测的气液两相流参数测量新方法研究

王磊  
【摘要】:气液两相流系统在石油、化工、能源、制药以及电力等工业领域中广泛存在,其流型和相含率的在线测量对两相流系统的运行监控、过程控制及安全保证等具有十分重要的意义。由于两相流动的复杂性和随机性,气液两相流的流型辨识和相含率测量一直以来是科学研究和工业应用领域中长期未能得以很好解决的测量难题。电容耦合式非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,简写为C4D)是一种新型的电导检测技术,有望为气液两相流参数测量提供一条新的解决途径。本学位论文拟研究C4D技术应用于气液两相流流型辨识和相含率测量的可行性,并基于C4D技术,结合现代信息处理技术,提出气液两相流流型辨识和相含率测量的新方法。 本学位论文的主要创新点和贡献如下: 1、基于串联谐振的原理,研发了一种适用于气液两相流参数测量的新型C4D传感器。研究结果表明,所研发的的基于串联谐振的单屏蔽C4D传感器是成功的。基于串联谐振的原理消除了耦合电容对电导测量的不利影响,改善了传统C4D传感器的电导测量范围和分辨率,将C4D的管径适用范围从毛细管尺寸扩展至毫米级尺寸(本文所研制的新型C4D传感器内径尺寸最大已达7.8mm)。研究结果同时表明,所研发的新型C4D传感器在较大管径下的电导率测量精度令人满意。在内径分别为1.8mm、3.3mm、5.5mm、7.8mm四种管径下,电导率测量的最大相对误差均小于3.5%。所研发的新型C4D传感器具有测量范围广,分辨率好,结构简单,稳定性和抗干扰性能佳等优点,为基于C4D的气液两相流参数测量奠定了有效的技术基础。 2、利用C4D传感器获得的电导信号,结合现代信息处理技术,研究了气液两相流流型辨识问题。根据特征提取方法的不同,分别提出并对比了两种流型辨识新方法:1)采用统计分析和傅里叶分析方法对所获得的电导信号进行特征提取,然后将提取的特征输入到由SVM建立的流型分类器中实现流型辨识;2)采用统计分析和小波分析方法对所获得的电导信号进行特征提取,然后将提取的特征输入到由SVM建立的流型分类器中实现流型辨识。研究结果表明,C4D技术应用于气液两相流流型辨识是可行的,所提出的两种流型辨识新方法均是有效的。在内径分别为1.8mm、2.8mm、4.0mm、6.1mm和7.8mm水平管下,层状流、波状流、泡状流、段塞流和环状流的辨识结果令人满意。其中,采用统计分析、小波分析和SVM相结合的流型辨识新方法的辨识准确度更好(采用统计分析、小波分析与SVM相结合的流型辨识准确率均高于91%,采用统计分析、傅里叶分析与SVM相结合的流型辨识准确率均高于87%)。研究结果同时表明,将特征提取和SVM分类技术相结合进行气液两相流流型辨识是有效的。所提取的均值、标准差和能量分布特征可有效反映流型的信息,采用SVM分类技术能够成功实现多种流型的分类问题。 3、利用C4D传感器所获电导信号,并结合SVM回归技术,提出了气液两相流相含率测量新方法。该方法为克服流型对测量结果的影响,需根据气液两相流的不同典型流型分别建立相含率测量模型。在相含率测量过程中,预先利用SVM回归技术建立各典型流型下的测量模型。实际测量时,首先利用所研发的新型C4D传感器获取气液两相流电导信号,然后进行流型辨识并获得当前流型,最后根据流型辨识结果选择相应的相含率测量模型计算相含率值。研究结果表明,C4D技术应用于气液两相流相含率测量是可行的,所提出的相含率测量新方法是有效的。在内径为7.0mm水平管下,层(波)状流、泡状流、段塞流和环状流典型流型下的气相含率测量的最大绝对误差均不高于7.0%。研究结果同时表明,利用特征提取和SVM回归技术建立的气液两相流相含率测量模型是成功的。所提取的气液两相流电导均值和标准差两个特征参数能有效反映相含率的信息,采用SVM回归技术能有效克服电导信号与相含率之间的非线性关系,成功建立了气液两相流的相含率测量模型。 本学位论文的研究证实了C4D技术可为两相流的参数测量提供一种新的解决途径,同时也为C4D这一新技术在工程应用领域的进一步拓展提供了有益的借鉴。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 万甜;程文;刘晓辉;;曝气池中气液两相流粒子图像测速技术[J];水利水电科技进展;2007年06期
2 方立德;张涛;徐英;姜庆勇;;利用U形管测量低压环雾状流与液束环状流体积含气率[J];化工学报;2008年05期
3 周云龙;程旭丽;柳慧春;孙斌;洪文鹏;;气液两相流型在线识别系统的开发和应用[J];仪器仪表学报;2008年12期
4 王磊;傅三富;冀海峰;王保良;黄志尧;李海青;;基于非接触电导的气液两相流参数检测系统[J];工程热物理学报;2011年08期
5 孙志强;张宏建;;气液两相流水平绕流柱体的动态压降特性[J];高校化学工程学报;2008年03期
6 周文兴;邓一兵;周抗寒;王伟荣;尹永利;;气液两相流空隙率测量方法微重力环境应用研究[J];传感器与微系统;2009年10期
7 周云龙;王红波;;矩形小通道内气液两相流垂直向上流动特性[J];化工学报;2011年05期
8 冯进;丁凌云;张慢来;;离心式气液分离器流场的全三维数值模拟[J];长江大学学报(自科版)医学卷;2006年10期
9 冯进;丁凌云;张慢来;;离心式气液分离器流场的全三维数值模拟[J];长江大学学报(自科版)理工卷;2006年04期
10 余志毅;曹树良;王国玉;;叶片式混输泵内气液两相流的数值计算[J];工程热物理学报;2007年01期
11 钱丽娟;熊红兵;林建忠;;湍动雾化射流液雾粒径分布的数值模拟[J];工程热物理学报;2007年02期
12 袁文麒;刘遂庆;;管道充水工况下气液两相流瞬态数值模拟[J];同济大学学报(自然科学版);2010年05期
13 肖艳,曾丹苓;汽液两相介质中的音速分析[J];福建师范大学学报(自然科学版);2002年03期
14 丁浩;黄志尧;李海青;;气液两相流差压波动信号的Hilbert-Huang变换特性[J];化工学报;2005年12期
15 关跃波;周云龙;孙斌;;垂直上升管内空气-水两相流压差波动信号的Hurst指数分析[J];东北电力学院学报;2005年06期
16 孙斌;李超;王虹;;粗糙集理论在气液两相流流型识别中的应用[J];工程热物理学报;2010年11期
17 孙斌;王二朋;郑永军;;气液两相流波动信号的时频谱分析研究[J];物理学报;2011年01期
18 范维澄,张辉;两相流卡门涡街的理论和计算[J];中国科学技术大学学报;1988年02期
19 金晗辉,王军锋,王泽,罗惕乾;荷电气—液两相同轴圆射流的LDV研究[J];江苏理工大学学报;1999年05期
20 陈文义;姜楠;时剑;王振东;;子波分析提取气液两相流中气泡结构的相位平均波形[J];煤炭学报;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冀海峰;黄志尧;王保良;李海青;;气液两相流系统的小波软测量技术[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
2 孙斌;周云龙;王强;;气液两相间歇流压差波动信号的Wigner谱分析[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
3 吴春亮;詹杰民;;鼓泡塔内气液两相流的离散气泡数值模拟[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
4 池恒;金宁德;;气液两相流流型分形标度表征研究[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年
5 王树立;赵实;王素华;;气液两相流压力波在弯管中的传播[A];第十四届全国水动力学研讨会文集[C];2000年
6 郭盈;李永光;李崇详;陈亮;马立新;;误差反传神经网络的气液两相流漩涡信号分析[A];第十八届全国水动力学研讨会文集[C];2004年
7 万甜;程文;刘晓辉;;曝气池中气液两相流粒子图像测速技术的研究[A];第三届全国水力学与水利信息学大会论文集[C];2007年
8 池恒;金宁德;;气液两相流流型分形标度表征研究[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
9 罗彤;金宁德;王金祥;;基于混沌动力结构突变检测方法气液两相流流型识别[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
10 于志家;刘克非;刘诗明;;LDCT及其在气液两相流传热研究中的应用[A];第二届全国传递过程学术研讨会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;基于电容耦合式非接触电导检测的气液两相流参数测量新方法研究[D];浙江大学;2013年
2 龙军;基于传感器数据融合的小通道气液两相流参数测量新方法研究[D];浙江大学;2013年
3 孙斌;基于HHT与SVM的气液两相流双参数测量[D];浙江大学;2005年
4 庞力平;气液两相流联箱中流量分配的理论和实验研究[D];华北电力大学(北京);2010年
5 许燕斌;基于电阻成像技术的水平管气液两相流研究[D];天津大学;2009年
6 姚秋萍;动载作用下管内气(汽)—水两相流动及其沸腾换热研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 曹夏昕;摇摆对竖直管内气液两相流型的影响[D];哈尔滨工程大学;2006年
8 岳伟挺;基于文丘里管的气液两相流参数检测方法研究[D];浙江大学;2004年
9 方立德;基于狭缝文丘里的气液两相流检测技术研究[D];天津大学;2007年
10 王栋;分流分相式气液两相流体流量计[D];西安交通大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程旭丽;气液两相流流型在线识别系统[D];东北电力大学;2006年
2 于跃飞;金属基体上超疏水表面的制备及微/细通道内气—液两相流动的研究[D];大连理工大学;2006年
3 宋军舰;气液两相流管道振动检测研究[D];中国石油大学;2011年
4 康杰;混流式水轮机气液两相流数值模拟[D];昆明理工大学;2008年
5 张玉相;2-T型微通道内气泡生成和破碎特性可视化实验研究[D];山东大学;2006年
6 朱众勇;分配联箱气液两相流特性及可视化研究[D];华北电力大学(北京);2010年
7 商羽婷;皮托管式取样器气液两相流的分配特性研究[D];西安石油大学;2011年
8 李亚洁;分配联箱气液两相流的实验及数值模拟研究[D];华北电力大学(北京);2010年
9 徐晓辉;小管径气液两相流光学测量系统[D];浙江大学;2011年
10 王岩;欠平衡钻井气液两相流动态模拟研究[D];大庆石油学院;2009年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 李兵 特约记者 王家书;华北测井声波成像测井仪具备产业化能力[N];中国石油报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978