[发明专利]一种基于压降信号分析的并联小通道换热设备传热恶化预测方法

摘要

本发明是一种基于压降信号分析的并联小通道换热设备传热恶化现象预测方法，其特点是，包括：数据的采集、压降信号预处理、压降信号的递归图分析和基于压降信号递归特征量的传热恶化预警等步骤。能够通过递归率(RR)、层压性(LAM)和决定论(DET)三个递归特性参数的组合使用确定环状预警流型，只需要在小通道换热器进出口布置压力传感器即可，简单适用，能够及时、高效、准确的预测出并联小通道内发生的传热恶化现象，并且避免了温度监控的高成本和滞后性。适用于航空航天器、电子制冷设备中换热器传热恶化现象的预测。

主权项

1.一种基于压降信号分析的并联小通道换热设备传热恶化现象预测方法，其特征是，它包括以下步骤：1)数据的采集与预处理在通道进出口处布置压力测点，安装压力变送器，测量换热设备的进出口压降脉动信号，采集压降信号频率为200Hz，采集的长度为36000点；2)压降信号预处理由于压降信号本身受到现场设备以及其它因素影响，是多种频段脉动的叠加体，因此压力变送器采集到压降信号无法直接使用，需要进行去噪处理。采用小波阈值去噪方法对压降信号进行预处理；3)压降信号的递归图分析由于小通道的通道沸腾传热本来就属于混沌现象，因此预处理过的压降信号仍然无法直接用来预测通道内的传热恶化现象，需要把压降信号进行递归处理，对步骤2)预处理后的压降信号进行递归特征量提取，得到递归率(RR)、层压性(LAM)和决定论(DET)三个递归特性参数，计算公式为：①递归率(RR):递归图平面中递归点占整个平面总点数的百分比式中N为参数个数，R_i,j为顺序模式递归图定义参数，②层压性(LAM)：表示递归图垂直结构的频率分布式中P^ε(v)＝{v_i；i＝1...N_v}    (3)v为垂直结构长度，v_min为垂直结构长度的最小值，N为参数个数，N_v为垂直结构的绝对数，ε是延迟时间，③决定论(DET)：对角线结构的频率分布式中P^ε(l)＝{l_i；i＝1...N_l}    (5)l为对角线结构长度，l_min为对角线结构长度的最小值，N为参数个数，N_l为对角线的绝对数，R_i,j为顺序模式递归图定义参数，ε是延迟时间，m是嵌入维数；4)基于压降信号递归特征量的传热恶化预警通过步骤3)对递归率(RR)、层压性(LAM)和决定论(DET)三个递归特性参数的归纳总结，能够发现流动沸腾过程中存在五种主要流态：泡状流、弹状流、环状预警流、干涸和雾状流；而将递归率(RR)、层压性(LAM)和决定论(DET)三个递归特性参数组合使用可以准确识别出环状预警流，即传热恶化预警区；通过递归率(RR)、层压性(LAM)和决定论(DET)三个递归特性参数的组合建立传热恶化预警区识别模型；对于采集到的压降信号，将递归率(RR)、层压性(LAM)和决定论(DET)三个递归特性参数作为三个递归特征量在预警模型范围之内即可认定并联小通道换热设备处于传热恶化临界状态。