[发明专利]基于两相流压降噪音频谱分析的流型判别方法及其系统

说明书

技术领域

本发明属于两相流测试技术领域，具体涉及一种基于两相流压降噪音频谱分析的流型判别方法及其系统。

背景技术

随着航天技术的发展，微重力条件下的科学实验越来越多，实验所采用的原料、工质也越来越广泛，甚至将来有可能在空间进行生产。两相流系统因其利用汽液相变潜热而具有强散热能力，在航天与民用热管理领域得到广泛的应用。管内两相流的阻力以及换热系数依赖于两相流流形。目前，两相流形的判别主要依赖于高速视频图像的识别、电容法、电阻丝阵列法[1-4]等。这些方法涉及到大信息量的数据处理或高灵敏度的测量仪器，对于空间实验和工程要求而言，其重量、体积和功耗较大。

对于管道两相流而言，无论是实验还是工程监控，差压传感器(DPS)都被普遍采用于采集摩擦压降的数据，并且发现两相流的压降数据存在较大的噪音。若能利用压降数据中的噪音，提取出有关两相流流形信息，从而加以判别，则可简化测量装置、降低了所需测量仪器的重量、体积和功耗。基于DPS噪音的小波分析进行两相流流形识别已有所报导，但论文作者仅指出了这个可行性，没有给出具体的识别法则，其识别效果较为粗糙[5]。

参考文献

[1]Shi Li-lian，Cai Jin-hui，Zhou Ze-kui.Gas-liquid two-phase flow pattern identification based on image processing.Journal of Zhejiang University 2005；39-8

[2]A Garcia，J P Solano，P G Vicente，A Viedma.Flow pattern assessment in tbes with wire coil inserts in laminar and transition regimes.International Joumal of Heat and Fluid Flow 28(2007)516-525

[3]Lifeng Zhang，Huaxiang Wang.Identification of oil-gas two-phase flow pattern based on SVM and electrical capacitance tomography technique.Flow mearurement and Instrumentation 21(2010)20-24

[4]Eckhard Schleicher，Tayfun Besim Aydin，Ronald E.Vieira，Carlos F.Torres，Eduardo Pereyra，Cem Sarica，Uwe Hampel.Refined reconstruchtion of liquid-gas interface structures for stratified two-phase flow using wire-mesh sensor.Flow Measurement and Instrumentation 2015.06.002

[5]陈万鹏.两相流流型识别方法研究.[硕士学位论文]天津大学

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一目的提供一种基于两相流压降噪音频谱分析的流型判别方法，具有识别效果精确的特点。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述基于两相流压降噪音频谱分析的流型判别方法，用于判别管道内两相流的流型，包括以下步骤：

分别采集管道测量段两端和液泵两端各自对应的连续压降时域信号；

对所述连续压降时域信号进行压降高频采样，得到压降时域图；

利用快速傅里叶变换将所述压降时域图变换为压降频谱图；

将管道测量段两端的压降频谱图与液泵两端的压降频谱图进行关联性判断，得出两相流的类别。

进一步地，如果管道测量段对应的压降频谱图与液泵两端对应的频谱图特征关联，则测量段内对应的工质流的流型为纯液相；

如果管道测量段对应的压降频谱图与液泵两端对应的频谱图特征无关联，则该工质流的流型两相流，具体为塞状流、波状流、分层流或者环状流。

进一步地，判别所述工质流的流型为塞状流、波状流、分层流或者环江流，具体是：

设置无量纲参数C_max和C_rms；

当C_max≥0.05时，则该工质流的流型为塞状流；