小管径气液两相流光学测量系统

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。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 两相流主要概念及其参数

1.1.2 小管径两相流研究的重要意义

1.2 两相流参数测量研究现状

1.3 论文主要工作及结构安排

第二章 文献综述

2.1 小管径两相流系统简介

2.1.1 管径尺寸划分标准

2.1.2 小管径内介质流动的影响因素

2.2 气液两相流流型的分类及辨识方法

2.2.1 气液两相流流型概念及分类

2.2.2 气液两相流流型辨识方法

2.3 信号分析方法简介

2.3.1 时域统计分析

2.3.2 傅里叶变换

2.3.3 小波变换

2.4 支持向量机

2.5 本章小结

第三章 实验系统设计

3.1 光学测量装置

3.2 系统总体设计

3.3 系统工作流程

3.4 实验所得典型流型

3.5 本章小结

第四章 气液段塞流参数测量

4.1 引言

4.2 测量原理

4.3 相介质判别

4.4 流动方向判别

4.5 本章小结

第五章 小管径气液两相流流型特征分析

5.1 时域特征分析

5.2 频域特征分析

5.3 时频特征分析

5.4 本章小结

第六章 气液两相流流型辨识

6.1 引言

6.2 流型辨识技术方案

6.3 基于小波技术的特征提取

6.3.1 基于多分辨分解的特征提取方法

6.3.2 基于小波包分解的特征提取方法

6.4 基于支持向量机的流型分类器设计

6.5 流型辨识结果分析

6.6 本章小结

第七章 结论与展望

参考文献

作者简介