顺错列管束流型及其压差波动信号的递归特性研究

对气液两相向上横掠节距比为1.3的顺列与错列两种排列方式管束进行流型图像与压差数据采集,基于气相与液相折算速度绘制流型图。分析了管束排列方式对流型的影响,用非线性递归分析方法分别绘制了两种排列方式管束不同流型的递归纹理图,并结合递归特征量对比分析了两种排列方式管束气液两相流的流动特性。研究结果表明:在实验范围内,两种排列方式管束中均出现泡状流、间歇流和雾状流3种流型。错列管束较顺列管束中间歇流流型范围小,泡状流与雾状流流型范围大;错列管束中从泡状流起各流型就具备周期性特点,而顺列管束中间歇流流型才出现周期性,泡状流时流型呈明显的随机特征。

气液两相流压差波动信号的混沌特性及Volterra自适应短期预测研究

以空气和水为工质,在直径3.0mm的水平圆管通道内进行压差波动信号实验研究。根据压差波动信号图及高速工业相机拍摄的流型图,结合相空间重构、Lyapunov指数判别法对压差波动信号进行混沌动力学分析,在其基础上对压差波动信号进行Volterra自适应短期预测。结果表明:混沌分析得到的吸引子图可以更准确地展现管道内气液两相流的流动特性;Volterra自适应短期预测模型可以有效地对管道内气液两相流的压差时间序列进行短期预测,对环状流、层状流、间歇流、段塞流的压差时间序列预测的相对误差分别为1.86%、0.71%、3.90%、2.49%。

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40mm和50mm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.

基于环形管差压波动信号测量气液两相流气相含率的研究

设计了一种新型多圈环形管用于气液两相流参数的测量,对环形管上升段水平方向内外侧差压波动信号进行了分析,采用无因次分析方法获得与差压波动信号均方根相关的特征量,建立了此特征量与容积含气率的关系模型,并在此基础上进行了实验.实验结果表明与差压波动信号均方根有关的特征量和容积含气率存在一定的关系,在考虑到气体密度的影响之后,引入气体密度对关系模型进行修正,建立了差压波动信号均方根和容积含气率量纲1的线性关系模型.在容积含气率小于0.65时,气液两相流的容积含气率测量误差小于5%,为气液两相流的容积含气率测量提供了一种方法.

基于经验模式分解三相流型信号去噪方法研究

经验模式分解(EMD)作为一种信号处理技术,它是基于数据本身的,且能在空间域中将信号进行分解,从而可以区分噪声和有用信号。应用经验模式分解(EMD)对模拟信号及实测油气水三相流压差波动信号进行滤波去噪处理,分别与db8小波及Haar小波的滤波去噪效果进行定量比较。结果表明:EMD方法与小波方法一样能有效地处理短时瞬态及含宽带噪声的信号,但EMD方法更直接,更方便,且不受小波基函数选择的影响,因此EMD方法更具有通用性和稳定性,从而为三相流流型信号的预处理提供了又一种有效的方法。

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。

油气润滑系统流型识别方法研究

提出了一种基于油气润滑系统油气两相流压差波动信号来识别流型的方法。首先借助Fluent提取了油气润滑系统水平管道中常见的四种流型的压差波动信号作为训练和识别的样本;然后采用EMD(经验模态分解)方法提取油气流流型压差波动信号的特征;最后采用PSO-PNN算法对油气两相流流型进行了识别。结果表明:油气两相流流型与压差波动信号之间存在对应关系,通过对压差波动信号的分析可以获取流型信息;油气两相流的压差波动信号具有非平稳特性,采用EMD方法可以较好地提取流型信息;优化后PNN模型可较好地识别油气润滑水平管道内油气两相流流型。

气液两相流容积含气率的精确测量

设计了一个一种新型多圈环形管用于气液两相流参数的测量,对环形管上升段水平方向内外侧气液两相流差压波动信号进行了分析,采用无因次分析方法获得与差压波动信号均方根相关的特征量,建立了此特征量与容积含气率的关系模型,并在此基础上进行了实验。实验结果表明与在气体密度已知的情况下,可以得到差压波动信号均方根有关的特征量和容积含气率存在一定的关系,在考虑到气体密度的影晌之后,引入气体密度对关系模型进行修正,建立了差压波动信号均方根和容积含气率量纲1的线性关系模型。在容积含气率小于0．65时,气液两相流的容积含气率测量误差小于5为4．46%,为气液两相流的容积含气率测量提供了一种方法。

基于LS-SVM的气液两相流含气率软测量

采用多圈环形管用于气液两相流参数的测量,对环形管上升段水平方向内外侧差压波动信号进行了分析,采用无因次分析方法获得与差压波动信号均方根相关的特征量,得到了此特征量与容积含气率的关系模型,并在此基础上进行了实验。利用支持向量机优良的非线性映射和强大的泛化能力,建立了一个基于最小二乘法支持向量机的含气率软测量模型,给出了相应的系统结构和算法,针对LS-SVM方法参数选取困难的特点,采用遗传算法进行优化,以提高软测量的精度。仿真和实际运行结果表明,基于LS-SVM的气液两相流含气率软测量模型具有较高的估算精度与泛化能力,为气液两相流含气率的测量提供了一种简单、可靠的新方法。