基于小波神经网络的气液两相流流型识别方法

为了克服传统流型识别方法的特点,采用小波分解和RBF神经网络技术来实现气液两相流流型的智能识别。首先测量了水平管内气液两相流的差压波动信号,其次应用小波分解对流型的动态差压波动信号进行了分析并提取流型特征,最后将小波能量特征作为RBF神经网络的输入,从而实现对流型的智能识别。仿真结果表明:该方法能够较好地识别出4种流型,从而为流型的在线识别提供了一种定量的流型识别方法。     

垂直于水平流向的气液两相流重位压差波动信号分析

以往对差压波动信号的分析,通常是指平行于流向测得的管道的沿程压力损失或节流装置产生的压力差。本文首次分析了垂直于水平流向的气液两相流重位压差波动信号。根据流体力学基本方程,分析了重位压差与截面含气率的关系,并在天津大学低压油气水三相流实验装置上进行了实验,讨论了不同流型下重位差压波动信号的功率谱密度特性,重位压差的相对统计方差特性,不同流型下重位压差时均信号的特性,以及重位压差波动信号与时均信号在不同流型的互补特性。     

气液两相流含气率图像检测方法

开发了一套基于机器视觉技术的气液两相流在线检测系统,用于测量气液两相流的含气率等参数。根据最小二乘拟合法得到二值化图像的毛细管及气泡的左右边界的线性表达式;根据一阶导数原理确定气泡的上下边界;测量气液两相流的含气率等参数。实验结果表明,系统有较好的重复性,准确率高。     

槽式孔板的气液两相流测量特性

为了准确计量气液两相流量,选用槽式孔板作为一次传感元件、以空气/水为测量介质,进行了一系列的实验.介于两相流动的随机波动特征,对气液两相流流过槽式孔板时产生的差压信号进行了处理,提取出能够反映气液流量变化的几个统计特征量,总结了差压信号的平均值、标准差、自相关最大值和(0,4)Hz频段功率随气液流量变化而变化的规律,为两相流流量计的开发奠定了基础.     

基于文丘里的湿气流量测量实验研究

对可应用于民用湿天然气流量测量的小口径文丘里管进行了实验研究。通过一台气流式雾化器用氮气把水雾化成湿气,再通过一台入口直径6mm,直径比0.567的文丘里管进行在线流量测量,获得了一定工况参数范围内不同压力、气体密度弗鲁德系数和洛克哈特-马蒂内利参数下的湿气虚高特性数据。分析了洛克哈特-马蒂内利参数、气液密度比、气体密度弗鲁德系数、韦伯数和液气体积比对湿气虚高修正系数的影响。调研了基于差压流量计的7种虚高指数修正关系式,并根据实验数据改进了R-H关系式。提出了针对小口径文丘里测量湿气的气相流量计算模型。实验结果表明,在压力0.5~2.0 MPa,气体密度弗鲁德系数1.0~8.5,洛克哈特-马蒂内利参数0~0.34, 气相体积比95%~100%范围内,该模型修正的气相流量相对误差小于士2.1%,气相均方根误差为1.2%,优于其他模型的修正结果。     

水平管段塞流相界面参数的超声相控阵测量及分析

段塞流是两相流的一种典型流型,其流动的间歇性、不稳定性在传输过程中会带来许多问题。本文采用超声相控阵技术对段塞流相界面进行了测量和分析。通过设计聚焦法则,确定扫描声束、偏转角度和实验参数,在气液两相流装置上开展了18种流动条件下的实验测量。结合扇扫界面的数据分析,利用四阶多项式方程拟合方法获取了气液相界面曲线,提取了两相界面中心点处液位高度和截面含气率两个特征值。结果表明,当气相表观流速一定时,随着液相表观流速的增加,液位高度增加。当液相表观流速一定时,随着气相表观流速的增加,液位高度下降。通过比较数据得出气相表观流速的变化对段塞流液位高度影响更加显著。此外,气相和液相表观流速滑差的增大会导致液位高度升高,截面含气率降低,气液表观流速之差较小时,气液界面波动较大,液位高度和截面含气率变化明显。该测量方法为段塞流流动参数测量奠定了基础。     

基于文丘里流量传感器的湿气两相流量模型研究

研究旨在通过计算流体动力学(CFD)仿真技术预测的湿气气、液两相流量.以双差压长喉颈文丘里流量传感器为测量手段.模拟压力范围0.4,0.6,0.8,1.0,1.2 MPa,气相体积流量范围为140～283 m3/h,温度范围23 ～30℃,含液率范围0.5％～1.5％.文丘里流量传感器口径为DN100,节流比为0.55.多相流模型采用离散相模型(DPM),利用欧拉壁面(EWF)模型以模拟管壁上的薄液膜.分析得出压力、气相流速和液相体积含率(LVF)对液膜厚度的影响规律.根据仿真结果建立基于双差压比值法的气、液两相流量预测模型.将仿真值与实验值进行比较,气相流量模型预测的均方根误差为1.8％,且液相流量模型预测的均方根误差为6.1％.     

基于HHT的两相流动态信号提取与滤波的研究

为了去除气液两相流差压信号中的噪声成分,并提取差压波动信号,提出了一种基于Hilbert-Huang Transform(HHT)的气液两相流信号处理方法.对不同流型下的差压信号进行固有模态分解,分析不同模态的边际谱,利用HHT的多尺度滤波特性除去噪声,进一步得到差压波动信号.实验结果表明,该方法可以有效去除高频噪声,得到的差压波动信号又很好地保持了信号的局部特性.该方法原理简练、物理意义明确,是处理非线性信号的优良方法.     

凝析天然气流量测量新方法

基于多个差压波动信号,提出了一种凝析天然气流量测量新方法。该方法在实际测量过程中,首先对当前流型进行辨识;然后应用与流型对应的流量测量模型对已辨识的流型进行流量计算。流量测量模型中的差压值由节流式流量计提供的多个差压波动信号中分离得出,分离矩阵的各矩阵元素由差压波动信号的统计特征值求得。实验结果表明,凝析天然气流量测量新方法是有效的,其测量精度满足工业应用的要求。     

基于截面含气率的气／液两相流相关速度测量

基于双截面电阻层析成像技术进行气／液两相流的相关速度测试研究,分析了相关速度测量原理,提出了基于截面含气率的相关测速方法。通过插值增加上游、下游双截面含气率的采样数据,利用独立开发的软件系统具有的数据存储与回放功能对基于截面含气率的相关测速方法进行评定实验。实验结果表明：该方法测速精度较高,且稳定可靠。     

气液两相流空隙率测量方法微重力环境应用研究

微重力环境下气液两相流空隙率测量是载人航天器需解决的关键技术之一。通过对当前常重力环境下气液两相流空隙率测量方法的特点和微重力环境对气液两相流空隙率测量的影响分析,提出了满足微重力环境气液两相流空隙率测量方法的基本要求,对当前空隙率测量方法在微重力环境应用的可行性进行了分析,并给出了相应建议。     

一种测量气--液两相流的线列阵传感器设计

针对气—液两相流研究对含气率测量的需求,基于线列阵测量技术原理,设计了一种可移动式线列阵两相流测量传感器,该传感器具有较高的空间分辨率（3 mm）和极高的时间分辨率（2500 Hz）,设计了线列阵传感器标定和含气率算法,实现了瞬时二维局部含气率的测量。经过射流冲击试验验证表明：该线列阵传感器结构稳定,基于原始测量数据,采用标定和含气率求解算法,可计算气泡夹带现象在水平截面的平均含气率分布情况。     

基于弧状电极传感器的气/水两相流参数测量系统设计

气/水两相流流动参数的检测对工业过程的控制和优化有重要意义,相含率作为一个重要参数直接影响到两相流建模的精度。为测量两相流相含率参数设计了弧状电极电导传感器测量系统,通过对气/水两相流典型流型的物理模拟研究了相含率与测量电压之间的关系。实验结果表明:弧状电极电导传感器的液相相含率与测量电压存在很好的线性关系,为两相流动态实验参数测量提供了依据。     

气液两相流电导传感器测量波动信号的Wigner-Ville分析

流型是两相流中非常重要的流动参量,不同流型下的两相流流动特性及传热传质性能有很大不同。流型也严重影响着两相流参数测量的准确性。利用新近研制的两相流电导传感器,在垂直上升气液两相流管中采集了不同流型下的电导波动信号,采用W igner-V ille分布(WVD)在时频域内处理了电导波动信号,观察到了WVD特征与流型之间的关系,取得了较好的气液两相流流型辨识效果。     

基于狭缝文丘里管的气液两相流测量

提出了一种新的气液两相流测量系统-狭缝文丘里气液两相流测量系统.理论分析表明,狭缝文丘里管利用对称结构可以减小或消除摩阻压降的影响,中间狭缝处垂直于水平流向的重位压降的测量同样避免了沿程摩擦阻力的影响.提出了基于狭缝文丘里测量系统的气液两相流非分离测量方案,并进行了实验研究.利用狭缝文丘里重位压降信号在三类流动下的特性,可以直接识别流型,在不同的流型下用相应的测量模型求解气液两相的流量.结果表明该方法是可行的.