[發明專利]結合擾動波頻特性的渦街頻率提取及濕氣分相流測量方法

在審

• 申請號: 202310242114.6
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116222682A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 李金霞;肖志利
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01F7/00
• 分類號: G01F7/00;G01F15/02
• 代理公司: 合肥昕華匯聯專利代理事務所(普通合伙) 34176
• 代理人: 李峰

1.結合擾動波頻特性的渦街頻率提取及濕氣分相流測量方法，包括所用傳感器為電導環傳感器和渦街流量計，其特征在于：包括：壓力傳感器(1)、電導環傳感器(2)、渦街流量計(3)、溫度傳感器(4)、激勵電極(5)、測量電極(6)、渦街發生體(7)、壓電探頭(8)，溫度、壓力和渦街信號s(t)由采集卡采集，液膜波動信號δ(t)由高速AD-DA模塊和FPGA采集，所述電導環傳感器(2)用于動態監測管壁液膜厚度的變化，進而提取得到波動頻率，即擾動波頻率，所述渦街流量計(3)用于動態監測渦街頻率，利用擾動波頻特征與渦街穩定性的關系，提高濕氣兩相渦街特征頻率提取精度，同時利用擾動波頻建模結果對渦街過讀進行校正，提高濕氣兩相渦街測量精度，實現濕氣分相流測量；

所述結合擾動波頻特性的渦街頻率提取及濕氣分相流測量方法，具體方法步驟如下：

S1采集壓力p、溫度T、液膜波動信號δ(t)和渦街信號s(t)；

S2通過壓力p和溫度T分別計算氣體密度ρ_g、液體密度ρ_l和液相表面張力σ；

S3根據渦街脫落頻率f_vs0，初步計算未進行過讀修正的渦街流量計示值，得到粗略表觀氣速U_sg0；

S4如果St_LF≤St_cut,off，則令渦頻率f_vs＝f_vs0；如果St_LF＞St_cut,off，則令渦頻率其中，f_s為采樣頻率，f_c為小波基中心頻率，a_r表示小波脊線處的尺度因子，上劃線代表瞬時脊頻率的均值；

S5聯立已標定得到的渦街過讀關聯式和液膜波動斯特勞哈兒數關聯式，消掉液相雷諾數Re_l；

S6將未修正的渦街流量計示值Q_g,tp，作為氣相體積流量Q_g的迭代初值，即Q_g,0＝Q_g,tp，下標n＝0代表初值；

S7根據Armijo線搜索原則，確定阻尼牛頓迭代的最優迭代步長

S8代入基于Armijo的阻尼牛頓迭代格式進行求解；

S9設定收斂閾值，比較前后兩次迭代得到的氣相體積流量，判斷是否滿足收斂條件，即|Q_g,n+1-Q_g,n|/Q_g,n是否小于收斂閾值；若滿足收斂條件，則迭代結束，進行下一步操作；若不滿足收斂條件，則令n＝n+1，判斷是否達到最大迭代次數，如果未達到，則跳到步驟S7繼續進行迭代求解，直至計算收斂或者達到最大迭代次數；

S10由最近一次的迭代計算結果，得到氣相體積流量Q_g；

S11計算液相雷諾數，計算液相表觀流速，最終得到液相體積流量Q_l＝πD²U_sl/4；

S12輸出濕氣中氣相和液相體積流量Q_g和Q_l，實現分相流量測量。

2.根據權利要求1所述的結合擾動波頻特性的渦街頻率提取及濕氣分相流測量方法，其特征在于：所述電導傳感器為環形，包括激勵電極和測量電極，兩電極位于管道同一徑向截面、相互平行，渦街流量計采用壓電探頭作為傳感器，所述步驟S1中，利用FFT算法提取擾動波頻率f_w及粗略的渦頻率f_vs0。

3.根據權利要求1所述的結合擾動波頻特性的渦街頻率提取及濕氣分相流測量方法，其特征在于：所述的擾動波臨界斯特勞哈爾數St_cut,off＝0.004，所述步驟S3中，渦街流量計示值為Q_g,tp0＝3600f_VS0/K_v，并計算液膜波動斯特勞哈兒數為St_LF＝f_wD/U_sg0。