[發明專利]一種氣液兩相流流型識別方法及檢測裝置

有效

• 申請號: 201710735954.0
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107402116B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 孫志強;陳露陽;黃思師
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發明公開了一種氣液兩相流流型識別方法及檢測裝置，所述方法包括：步驟1：獲取測量數據；步驟2：對步驟1中每組測量數據的壓差信號進行處理得到壓差信號的時頻熵，并根據每組測量數據的氣液兩相流的流型、時頻熵、氣液兩相流的特征參數構造流型圖；步驟3：獲取待測的壓差信號，并計算出待測的壓差信號在流型圖中的坐標位置；步驟4：根據待測的壓差信號的坐標位置識別待測的氣液兩相流的流型。本發明通過上述方法實現了氣液兩相流流型識別，提高了識別結果可靠度。

技術領域

本發明涉及氣液兩相流測量技術，尤其涉及一種氣液兩相流流型識別方法及檢測裝置。

背景技術

氣液兩相流普遍出現在化工、冶金、能源等各類工業過程以及設備之中，流型代表著流體流動的形式或結構，流型的轉變及其特征的變化很大程度地影響著兩相流的流動特性及傳熱傳質性能。同時，流型也是準確測量其他流動參數的基礎。因此，兩相流流型的識別具有重要的科學意義。

在生活與各種工業設備之中常出現流體的繞流現象，如橋梁工程中風和流水對橋梁以及橋墩的繞流等，目前已有的研究尚未實現對氣液兩相流繞流的流型識別，因此實有必要提供一種方式可以實現氣液兩相流繞流的流型識別。

發明內容

針對現有技術中缺乏氣液兩相流繞流的流型識別，本發明提供一種氣液兩相流流型識別方法，基于鈍體尾跡壓力波動時頻熵來實現氣液兩相流流型的識別，對完善和發展氣液兩相流相關理論以及促進氣液兩相流參數檢測具有積極的作用。

本發明提供一種氣液兩相流流型識別方法，所述方法包括：

步驟1：獲取測量數據；

其中，所述測量數據包括鈍體尾跡的壓差信號和氣液兩相流的流型；

步驟2：對步驟1中每組測量數據的壓差信號進行處理得到壓差信號的時頻熵，并根據每組測量數據的氣液兩相流的流型、時頻熵、氣液兩相流的特征參數構造流型圖；

其中，所述氣液兩相流的特征參數包括體積含氣率β、液相修正系數ψ、質量含氣率x、密度比

所述流型圖是以(1-β)ψ為橫坐標、為縱坐標的流型分類坐標圖，S為壓差信號的時頻熵；

根據每組測量數據在流型圖中的坐標位置以及每組測量數據的氣液兩相流的流型將流型圖劃分為若干流型區域，同一個流型區域內的不同坐標點對應的氣液兩相流的流型相同；

其中，所述壓差信號的時頻熵是利用自適應的集總經驗模態分解及希爾伯特變換對每組測量數據的壓差信號進行處理得到信號能量的時頻分布，并根據信號能量的時頻分布計算獲得；

步驟3：獲取待測的壓差信號，并計算出待測的壓差信號在流型圖中的坐標位置；

其中，待測的壓差信號是待測的氣液兩相流在鈍體尾跡的壓差信號；

對待測的壓差信號進行處理得到時頻熵，再根據待測的壓差信號的時頻熵和待測的氣液兩相流的特征參數計算出待測的壓差信號在流型圖中的橫坐標和縱坐標；

步驟4：根據待測的壓差信號的坐標位置識別待測的氣液兩相流的流型；

其中，獲取待測的壓差信號在流型圖中的坐標位置所在的流型區域，所在的流型區域對應的流型為待測的氣液兩相流的流型。

優選地，對壓差信號進行處理得到時頻熵的過程如下所示：

步驟21：依次將服從正態分布的白噪聲加入壓差信號，且對每次加入白噪聲后的壓差信號進行經驗模態分解得到固有模態函數IMF；

步驟22：按照以下公式對分解所得固有模態函數IMF分量進行集總平均，得到集總經驗模態分解的分解結果：