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小管径气液两相流光学测量系统

徐晓辉  
【摘要】:两相流广泛地存在于石油,化工等工业过程。近年来,随着小型工业设备的快速发展,小管径两相流参数测量逐渐成为两相流领域一个新的研究热点。由于表面张力等因素的作用,小管径气液两相流的流动特性异于常规管径,因此,小管径两相流的参数测量方法成为两相流领域的研究热点之一 本文设计了一套小管径气液两相流参数光学测量系统,并利用该系统对三种尺寸的小管径气液两相流进行实验分析。本文的主要内容及创新点总结如下: (1)搭建了一套以光学测量装置为核心的小管径两相流参数测量系统,并应用该系统分别对内径为1.8mm、3.1mm以及4.0mm的小管径气液两相流进行实验研究,结果表明,本文所设计的光学测量系统能够有效地测量小管径气液两相流参数。 (2)对段塞流所引起的光学信号波动状况进行分析,结果表明,光学信号的波动变化包含丰富的段塞流参数特征,可以根据光电池输出信号的幅值及差值判断相界面两侧的相分布情况和气液两相流的流动方向等信息,为段塞流参数测量研究提供了一定的借鉴。 (3)利用概率密度函数、傅里叶变换和连续小波变换研究光学信号,通过对比分析结果发现,不同流型的时域统计特性、频域特性以及时频域特性具有明显的差别,因此,以光学信号为基础进行流型辨识是一种可行的方案。 (4)分别利用多分辨分解技术和小波包分解技术提取光学信号不同频率的能量特征,设计基于支持向量机的流型分类器,并以能量特征向量作为分类器的输入实现小管径气液两相流的流型辨识。研究结果表明,上述两种流型辨识方法均是有效的,且具有准确度高、一致性好的优点。


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