基于分形理论和熵理论的气液两相流流型特征提取和识别研究

发布时间：2021-07-08 23:44

　　在日常生活中存在着大量多相流动现象,作为多相流的一大主要分支,两相流普遍存在于石油、电力、核能等工业生产过程中,并以其传热传质速率、动量损失、压力梯度、气相含率等参数严重影响着工业生产的效率和安全。由于两相流的流型及动力学特性与其参数息息相关,因此,通过不同的分析方法对两相流不同流型进行特征表征和识别研究具有重要的意义。本文分别从分形理论和熵理论两个角度分别对流型特征进行了提取和识别,主要工作如下:（1）根据气液两相流系统的非线性特性,本文引入在非线性分析中效果显著的分形理论来刻画两相流流型信号的分形特征。通过比较几种传统分形维数方法的优缺点,采用表现特征更加全面且计算简单的网格维数估计方法。通过分析不同采样周期的信号,获得不同信号的分形维数,并根据其大小识别不同的信号。本文以两相流系统为研究对象,通过分形的特征参数表征不同流型电导波动信号的分形性质,结果显示该理论能够对不同的流型信号进行有效识别。（2）针对基于盒维数分形理论对信号覆盖不均匀从而影响维数精度的问题,提出基于数学形态学的分形维数方法来提取流型信号的分形特征。本文选用扁平型结构元素来探索流型信号的细节和特征,能高效地刻画和... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

垂直上升管道中气液两相流流型Fig.2-1Gas-liquidtwo-phaseflowpatterninaverticallyrisingpipe

青岛科技大学研究生学位论文11泡状流通常在气流速度较低时发生，气相含率很低，流体本身的能量较小，采集到的电导波动信号类似于随机信号，并且信号幅度非常低。由于液体流动的不稳定性，两相流的电导波动信号具有间歇的峰值和高振幅。段塞流比泡状流流速更大，因此气相含率也增长很多，采集的电导波动信号能量变大，频带范围变宽。继续加大气相的流速和流量，气相和液相之间碰撞加剧，产生高频成分更明显的混状流。当管内的气塞和液塞上升时，由于重力的作用，液塞下降并与下一时刻的流入流碰撞，导致它在管内上下交替振动，表现出电导信号的不规则性和混沌性，与泡状流流型相似。然而，与泡状流流型相比，混状流流型拥有比较高的振幅和较弱的随机性。（a）（b）（c）图2-2三种典型的气液两相流流型电导波动信号Fig.2-2Threetypicalflowpatternconductancefluctuationsignalsofgas-liquidtwo-phaseflow

基于分形理论和熵理论的气液两相流流型特征提取和识别研究30图3-3正弦波维数计算图Fig.3-3Sinewavedimensioncalculationchart表3-2余弦波分维计算表Table3-2CosinewavefractalcalculationtabletkYX0.0001163849.27579.21030.000281928.58268.51720.000440967.88947.82400.000820487.19637.13090.001610246.50316.43780.00325125.81005.74460.00642565.11685.05150.01281284.42374.35830.0256643.73053.66520.0512323.03742.97200.1024162.34422.27890.204881.65111.58570.409640.95790.8926


本文编号：3272569