基于反传神经网络和压差波动识别气液两相流流型

引　言研究气液两相流流型自动与客观识别具有重要的工程应用价值 ,可为相关工业中两相流动自动监测与控制提供技术保障 .因此 ,该课题一直受学术界和工业界的重视 .近年来 ,随着测量技术和信息处理技术的发展 ,为气液两相流型的客观和智能识别提供了可能[1] .目前有关流型的神经网络模式识别的研究工作正在进行 .Ｅｍｂｒｅｃｈｓ等[2 ] 采用Ｋｏｈｏｎｅｎ神经网络模型 ,分别将压差波动信号的短时Ｆｏｕｒｉｅｒ谱和正交小波变换后的小波系数作为网络的输入特征 ,对水平管内的两相流流型进行识别 .结果发现Ｆｏｕｒｉｅｒ谱作为输入特征参…     

基于子波能量特征的气液两相流流型辨识方法

气液两相流的流型影响着两相流的流动特性和传热特性，同时也影响着流动参数的准确测量以及两相流系统的运行特性。针对压差信号的非平稳和非线性特点，尝试利用Hilbert-Huang变换(HHT)和小波包分解对差压波动信号进行信号处理，进而建立流型的子波能量（IMF能量和小波包能量）特征，并以此特征向量作为Elman神经网络的输入量，从而实现对流型的智能识别。实验结果表明：这两种特征向量与Elman神经网络结合都能够较准确地识别出4种流型，并且各自都有不同的优缺点。另外与BP神经网络相比，采用Elman神经网络进行流型识别可以获得更高的识别率。     

信号奇异性的边缘检测小波对CHF和最小膜态沸腾起始点的检测

汽液两相流动的CHF(临界热流密度)和T_min(最小膜态沸腾起始点)等特性点附近曲线存在转折,即在此点附近曲线的梯度要发生变化,从数学角度看这些点必然具备一定的奇异性.目前对于函数(信号)奇异性的检测方法主要是用小波变换实现的,由于小波分解具有良好的空间域和频率域的局部化特性,小波变换可以刻画出信号的变化规律以及对信号内奇异点的各种奇异性质进行检测和分析.对汽液两相流动中各传热特性点也可以用边缘检测小波变换去进行分析,并实现对它们的检测、定位和定量分析.通过对具体试验数据的边缘算子的检测证明了边缘检测小波完全可以用于对汽液两相流动的CHF和T_min等特性点进行检测,并开创了一类新的汽液两相流动的试验研究方法.     

高含气率气液两相流差压信号时频特征分析

为了更有效地揭示高含气率气液两相流流动特征,研究了一种新的时频特征分析方法。首先,对差压波动信号进行小波包变换并由变换系数计算信号能量的时频分布;然后,应用统计方法对时频分布进行特征提取得到一组时频特征量。应用类可分性测量准则分析该组特征量区分不同流型的效果,并与以往小波包特征分析方法相比较,结果表明:该组特征量具有更强的流型特征表征能力。最后,以该组特征量为输入向量,构建了集成多类支持向量机分类器实现了流型识别,其流型正确识别率可达97%。     

基于小波包能量特征的气液二相流流型识别方法

论述了小波包分解及其能量谱处理压差信号的原理与方法,根据小波包变换能将信号按任意时频分辨率分解到不同频段的特性,提出小波包能量特征的概念及算法,并对水平管内空气-水二相流的压差信号进行特征提取,得到各流型的小波包能量特征,然后与BP神经网络相结合,提出一种新的流型识别方法,并用实验数据验证了该方法的正确性和有效性。     

合成己二腈反应技术——(Ⅲ)冷态模拟试验

模拟合成己二腈工业反应器的试验装置,在高气速下对空气-水体系进行冷态模拟研究,考察了气液两相的传质和流动特性,获得了传质系数、气含率等参数的经验关联式。试验发现在高气速下,气液两相在列管中流动时,存在上升和下降两种流型,并随机地交替变换。为此,提出了一种能使列管中气液两相作定向导流流动的结构型式,为改进工业反应器结构和操作型式提供了技术依据。     

水平管道气液两相流中空隙率对动态压降信号的影响

引　言在化工、石油及动力等工程中 ,气液两相流动现象极为普遍 ,其研究得到了人们的广泛重视 .气液两相流动中的管道平均压降与其他流动条件及参数之间的关系已有较多的研究 ,得到了大量数学模型和经验公式可资工程设计应用[1,2 ],但对管道压降动态特性的研究还不多见 .而对于两相流系统安全性能的设计和运行状态监控等方面 ,管道压降的动态特性无疑是极为重要的参数 .另一方面 ,气液两相流动体系中的空隙率是表示气相浓度 (含气率 )的常用指标之一 ,它对确定气液两相流系统的流型、气液分相流量以及管道中的摩擦压降、重力压降和惯性压降…     

三维内微肋管内凝结流型分区及分层波状流换热关联式

引　言水平管内的受迫对流膜状凝结广泛用于化学工业及制冷与空调的冷凝设备中 .对于冷凝器的设计 ,确定管内膜状凝结换热系数是至关重要的 .众所周知 ,水平管内受迫对流凝结在流动方向汽液两相流动会出现不同的流型 ,对于不同的流型 ,对应的换热机理和换热系数也各不相同 .因此 ,首先需要区分管内受迫对流换热的流型 ,在此基础上再针对不同的流型对其凝结换热过程进行研究 .对于整个凝结换热过程 ,通常是根据汽液两相流在不同流型时的流动及换热特征将凝结过程划分为不同的流型区域 ,并得到相应的流型转变的判据 ,然后通过实验对不同的流型…     

气液两相流水平绕流柱体的动态压降特性

压降是气液两相流绕流柱体时包含丰富流动信息的重要参数,对于压降的研究密切关系到两相流动系统的设计和运行.以空气和水为实验介质在泡状流、塞状流、弹状流和环状流四种流型下,研究了气液两相流水平绕流梯形柱体的动态压降特性.结果表明:泡状流和塞状流的动态压降有较稳定的波动,其时均值主要取决于液相流量;弹状流的动态压降变化剧烈,其时均值随两相雷诺数的分布比较均匀;环状流的动态压降变化比较平缓,其时均值随两相雷诺数的增加呈近似线性递增;在四种不同流型下,时均动态压降系数随两相雷诺数的增加都呈线性递减.这一结果为分析气液两相流绕流柱体的流动特性提供了有益的借鉴.     

多尺度信息熵特征的气液二相流流型识别方法

为研究垂直上升管中的气液二相流的流型,利用自制的多电导探针的测量系统采集了4种典型流型的电导波动信息。根据小波包变换能将电导波动信号按任意时频分辨率分解到不同频段的特性,对其进行了3层小波包分解后并计算了各个频段的信息熵特征向量,并作为特征参数输入到E lm an神经网络进行训练,实现了与神经网络相结合流型的智能识别。研究结果表明,该方法能够很准确地识别出4种流型,且提取特征比较方便,从而为流型识别提供了一种新的有效方法。     

负压差立管内的气固两相流

在φ800 mm×12000 mm流化床实验装置上对150 mm×11500 mm负压差立管内气固两相流的轴向压力、空隙率和气体流动特性进行了测量和分析.立管出口无约束淹没在密相流化床内,颗粒质量流率范围G_s<1200 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1.立管内气固两相流态有两种存在形式,当颗粒质量流率G_s<200～250 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1时,流态是稀密两相共存形式;当G_s>200～250 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1时,流态是浓相输送流态.两种流态之间可以相互转换,主要取决于颗粒质量流率的变化.影响立管内气固两相流的轴向压力、空隙率分布、气相的流动特性和气固流态存在形式的主要参数是颗粒质量流率G_s、旋风分离器入口速度V_i、下端流化床流化速度u_f,质量流率G_s是主要的影响因素.     

水平直圆管内油气两相流的压降

对水平放置的内径为40 mm的有机玻璃管内的油气两相流进行了详细的实验研究,实验工质为46^＃机械油和空气.油相和气相折算速度分别为0.051～0.612 m&#8226;s^-1和0.024～50.64 m&#8226;s^-1,实验在室温下进行.采用Lockhart-Martinelli关联方法对各典型流型下的实验数据进行了整理,结合流动的具体情况对其中的关联参数C进行了重新定义,提出了基于典型流型的压力梯度计算模型,并对水平管内油气两相流的压降变化规律进行了分析和讨论.理论计算值与实验测量值吻合良好.     

循环流化床中颗粒旋转特性

利用由高速数字摄影设备及大功率激光构成的测试系统在一截面为200 mm×200 mm、高为4 m的冷态循环流化床实验台上进行了床内颗粒旋转特性的实验研究.对在距布风板3.54 m高度的稀相区的1/4截面内13个测试点拍摄获得的图像序列利用Matlab、PhotoShop和ACDSee软件进行分析处理,采用人工直接判别获得颗粒转速,用双帧频验证法进行颗粒转速校验.结果表明：循环流化床气固两相流中固相颗粒普遍存在旋转现象,截面边壁区内的颗粒平均转速高于中心区域;粒径小或径向速度大的颗粒,其平均转速较大,反之亦然;不规则颗粒的平均转速明显高于球[JP2]形颗粒;当空截面气体速度V_g=5 m&#8226;s^-1,固体质量循环流率G_s=1.5 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1,玻璃珠颗粒平均粒径d_p=0.5 mm时,颗粒转速最高可达2000 r&#8226;s^-1,平均转速300 r&#8226;s^-1.     

表面活性剂添加对气液两相流摩阻压降特性的影响

研究了表面活性剂添加对水平管内气液两相流摩阻压降特性的影响.实验中选用了环境友好的纯度为95%的十二烷基硫酸钠(SDS)作为减阻添加剂,浓度为100 mg&#8226;kg^-1.结果表明阻力减小率与流型有关,分层流型的阻力减小率可达83.3%、塞状流型和弹状流型的阻力减小率可达83.2%、环状流型的阻力减小率可达31.2%.表面活性剂可以通过改变液体物性和改变流型两个方面来影响气液两相流摩擦压降.     

文丘里管中气液两相流差压波动信号与空隙率关系

为了研究气液两相流差压波动信号与空隙率之间的关系,建立了差压波动信号均方根与空隙率的关系式.针对油气两相流和气水两相流,在管径分别为40 mm和50 mm管道上进行实验,分析了文丘里管差压波动信号与空隙率、流量、压力以及流体密度等参数的关系,得到了差压波动信号与空隙率的量纲1关系式.此关系式不仅反应了差压波动信号与空隙率的关系,而且提供了一种间接测量空隙率的方法.该方法只需要测量文丘里管前的压力和前后的差压波动信号,计算出该差压信号的时均值、瞬时值就可以计算得到空隙率的值.实验结果表明在空隙率小于85%的范围内,油气两相流和气水两相流空隙率的测量误差分别为10.9%和11.3%.如果与利用空隙率和差压测量气液两相流流量的方法相结合,则仅利用一个文丘里管就可以实现两相流流量测量.     

纳米制冷剂管内流动沸腾换热特性

研究了CuO-R113纳米制冷剂在水平直光管内的流动沸腾换热特性。实验测试段长度1.5 m、外径9.52 mm。实验工况的质量流率为100～200 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1,热通量为3.08～6.16 kW&#8226;m^-2, 入口干度为0.2～0.7,纳米颗粒质量分数为0～0.5%。结果表明：CuO-R113纳米制冷剂的传热系数高于纯R113制冷剂的传热系数。纳米颗粒的加入,强化了制冷剂管内流动沸腾换热。质量流率为100、150、200 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1的情况下,传热系数分别最大提高了29.7%、22.7%、25.6%。     

油水两相流相含率的软测量方法

对垂直上升管中油水两相流流动测得的电导波动信号,从时频域内提取了11个反映油水两相流流动特性的特征量.频域内特征量提取采用了语音信号处理中的线性预测方法,时域内特征量提取采用了时间序列统计分析方法.将这些特征量作为人工神经网络的输入量,在总流量10～60 m³&#8226;d^-1及含水率51%～91%范围内,采用基于Levenbery-Marquardt算法的BP人工神经网络作为相含率预估模型,较好地实现了油水两相流含水率预测,为两相流相含率测量提供了一种新的软测量途径.     

水平管内油水两相流流型转换特性

以高黏度的油和水为工质,在内径为25.7 mm,长52 m的水平不锈钢油水两相流实验环道内对油水两相流流型及其转换特性进行了实验研究.根据实验结果定义了不同流动条件下出现的流型,绘制了流型图.对影响油水两相管流流型转换的各种因素进行了综合分析,利用量纲分析的方法得出了流型转换的准则关系式,并提出了一个较为准确的有关油水两相管流中反相临界含水率的计算相关式.     

单面与双面加热时窄缝流道内过冷沸腾气泡行为的比较

引　言流道几何尺寸影响到流动沸腾换热的特性 ,窄缝内的气泡动力学特征与非窄缝有很大差异 .工程技术中有许多场合应用到窄缝流动特性[1] .Rizwan Uddin等[2 ] 对单热流和双峰热流的两相流进行了稳定性分析 ,发现热流对稳定性边界图影响不大 ,而对入口过冷度等系统参数影响较大 .Yoshida等[3,4 ] 对各种工质的单管和双管内热虹吸进行了研究 ,发现单管和双管内的热虹吸及传热、流型等存在很大差异 .单面及双面加热时应该和热虹吸管内情况较类似 ,但还未见关于矩形窄缝流动沸腾单双面气泡动力学问题的研究报道 .　　在长期科研实践中 ,得到…     

等离子条件下废轮胎与生物质的共热解

The gaseous products of co-pyrolysis of waste tires and biomass under DC arc plasma condition were investigated. The results showed that the volumetric concentration of acetylene in carbon-containing gases obtained when waste tires, biomass and coal were separately pyrolyzed was 14.6%, 13.7% and 10.6% respectively when the parameters experimental run were 150 A of electric current, 310 V of voltage, 2.0 m^3 · h^-1 of flux of argon, 0.65 m^3 · h^-1 of flux of main hydrogen, 0.4 m^3 ·h^-1 of flux of auxiliary hydrogen and 5.0 × 10^-4 kg · s^-1 of feed rate. Under the same condition, the volumetric concentration of acetylene in carbon-containing gases produced from the mixtures of biomass and waste tires when the mass ratio of biomass and waste tire was 1/2 increased obviously, nearly 2--3 times that of tires or biomass pyrolyzed separately. The concentration of acetylene was closely related to the volatile matter and the amount of oxygen. In addition, the possible mechanism of the pyrolysis occurred under plasma condition was proposed.