论文题目: 电容层析成像技术在两相流参数检测中的应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制科学与工程
作者: 谢代梁
导师: 黄志尧,李海青
关键词: 电容,层析成像,气液两相流,流量,空隙率,测量,文丘利管
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 由于两相流动体系广泛存在于化工、冶金、能源、环保、轻工和军工等各个工业领域,促使两相流领域的研究工作迅速发展,成为国内外给予极大关注的前沿学科。两相流系统的动力学特性复杂,为非线性动态系统,参数检测的难度较大,在很多情况下,两相流参数检测技术已成为两相流研究的一个制约性因素。 流量和空隙率是气液两相流的重要参数。由于气液两相间的相互作用和流型的随机变化,这两个参数的测量难度大。电容层析成像(ECT)技术具有非侵入性、成本低廉和安全性能佳等优点,已发展成为一门重要的两相流参数检测技术。近年来,利用电容层析成像技术测量气液两相流参数已成为该技术领域的研究热点。然而,电容层析成像技术还不完善,在应用上尚存在不少问题和难点。 本文在浙江大学多相流课题组近年来取得的研究成果基础上,对电容层析成像技术在两相流参数测量的应用方面进行了研究。本文的主要工作和创新点如下: 1)采用基于Tikhonov正则化和ART迭代的组合型图像重建算法重建气液两相流截面图像。该图像重建算法利用Tikhonov正则化克服图像重建过程中的不适定性,获取初始图像,利用ART迭代改善图像重建质量。本文分析了不同流型下最优正则化因子,选择了较合适的正则化因子用于ART初始图像的获取,并对ART算法的迭代步数与实时性以及图像重建质量之间的关系进行了研究,选择10步作为ART的迭代步数。实验表明该算法能够获得较好的重建图像并具有较好的实时性。 2)提出了基于自适应图像阈值算法的空隙率测量方法。应用Otsu算法自动获取气液两相流截面图像的滤波阈值,在此滤波阈值基础上,利用重建图像灰度值建立了空隙率测量模型,对气液两相流空隙率进行了在线测试。与快关阀法的测试结果进行了比较,结果表明采用自适应图像阈值
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 两相流及其主要特征参数
1.1.1 两相流的概念和分类
1.1.2 两相流的主要特征参数
1.2 两相流检测技术
1.2.1 两相流检测技术研究的重要意义
1.2.2 两相流检测技术研究的现状和发展趋势
1.3 基于电容层析成像技术的气液两相流参数测量
1.4 本文的主要工作及意义
1.5 小结
第二章 文献综述
2.1 气液两相流空隙率测量方法
2.1.1 模型预测法
2.1.2 电学法
2.1.3 光学法
2.1.4 射线法
2.1.5 层析成像法
2.2 气液两相流流量测量方法
2.2.1 分离计量
2.2.2 真实质量流量计
2.2.3 单相流量计法
2.2.4 相关测量法
2.2.5 其他测量方法
2.3 电容层析成像技术
2.3.1 ECT电容测量电路
2.3.2 ECT图像重建算法
2.3.3 ECT在两相流参数检测中的应用举例
2.4 小结
第三章 基于ECT重建图像的气液两相流空隙率测量
3.1 引言
3.2 ECT图像重建的基本原理
3.3 电容层析成像系统建模
3.4 基于TIKHONOV则化和ART的组合型图像重建算法
3.4.1 初始图像获取
3.4.2 初始图像的迭代改善
3.4.3 图像重建算法的实验分析
3.5 基于自适应图像阈值分割的空隙率计算
3.5.1 空隙率测量建模
3.5.2 Otsu自适应图像阈值算法
3.6 空隙率在线测量与比较
3.7 小结
第四章 气液两相流多模型空隙率测量方法研究
4.1 引言
4.2 多模型测量系统框架
4.3 流型辨识
4.3.1 图像重建
4.3.2 基于模糊模式识别的流型辨识
4.3.3 在线流型辨识
4.4 空隙率测量建模
4.4.1 空隙率测量模型
4.4.2 主成分及其求解
4.4.3 模型参数求解
4.4.4 回归子集的优化
4.4.5 静态实验与结果分析
4.5 空隙率在线测量与结果分析
4.6 小结
第五章 基于ECT和文丘利管的气液两相流流量测量
5.1 引言
5.2 气液两相流通过文丘利管时的一些特性
5.3 文丘利管的气液两相流流量测量模型
5.3.1 基本测量模型
5.3.2 气液两相流流量测量模型
5.4 实验装置和实验方案
5.4.1 实验装置简介
5.4.2 文丘利管的参数
5.4.3 空隙率测量装置
5.4.4 信号的采集和预处理
5.4.5 实验方案
5.5 流量测量实验和结果分析
5.5.1 文丘利管流出系数标定
5.5.2 空隙率与干度的关系模型
5.5.3 实验结果和分析
5.6 小结
第六章 结论
参考文献
附录
致谢
发布时间: 2005-07-27
参考文献
- [1].电容层析成像系统的研制及其在两相流参数检测中的应用研究[D]. 王雷.浙江大学2003
- [2].基于文丘里管的气液两相流参数检测方法研究[D]. 岳伟挺.浙江大学2004
- [3].基于波动性的气液两相流参数检测研究[D]. 梁强.浙江大学2007
- [4].油气两相流流量及相关参数测量研究[D]. 李强伟.浙江大学2007
- [5].混沌动力学方法在石油两相管流参数检测中的应用[D]. 钟兴福.浙江大学2001