论文题目: 电阻层析成像技术应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制科学与工程
作者: 余金华
导师: 黄志尧,李海青
关键词: 电阻层析成像,传感器,图像重建,算法,两相流,空隙率
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 两相流动体系在工业过程中的广泛性及重要性促使两相流领域的研究工作迅速发展,目前已成为国内外给予极大关注的前沿学科。两相流系统是一个复杂的非线性动态系统,其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。 电阻层析成像技术(ERT)是过程层析成像技术的研究热点之一,具有成本低廉、结构简单、非侵入性和适用范围广等优点,是一种具有广阔应用前景的两相流检测技术。目前电阻层析成像技术还处于实验研究阶段,尚存在不少问题和难点。本文针对ERT图像重建算法以及基于ERT技术的气/液两相流空隙率测量等问题进行研究,主要工作和贡献如下: 1)建立了ERT有限元模型,开发了有限元仿真软件包。软件包实现对场域进行剖分、设置流型、ERT正问题求解、计算灵敏场分布等功能。 2)借鉴ECT图像重建算法,将Tikhonov正则化原理与ART算法的相结合,构造出一种组合型的ERT图像重建算法。组合型算法中引入Tikhonov正则化方法是为克服图像重建过程中的不适定问题,而ART算法则是对初始图像进行迭代改善,以获得质量较高的重建图像。 3)基于最优化原理,借鉴相关文献,提出一种改进的BFGS图像重建算法。为满足两相流参数在线测量的要求,改进的BFGS算法采取了不精确搜索方向,并用单位矩阵近似代替目标函数的Hessian矩阵,以减小计算量,提高算法的重建速度,并保持较高的重建图像质量。 4)通过实验,将两种新算法与目前两相流领域常用的图像重建算法进行比较。实验研究表明,两种新算法均较为稳定,重建图像的精度较高,重建速度较快。当重建区域剖分的单元数增加时,改进的BFGS算法重建图像的时间增量较其他迭代型算法少。 5)将改进的BFGS算法应用于气/液两相流空隙率的测量,并开发了测量软件。实验研究表明:在0～100%测量范围内,两相流空隙率测量最
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 两相流及其参数检测的重要性
1.1.1 两相流及特征参数
1.1.2 两相流参数检测的重要性
1.2 两相流参数检测技术的现状与趋势
1.3 本文的主要工作和意义
1.4 小结
第二章 文献综述
2.1 PT技术
2.1.1 PT技术发展历程
2.1.2 PT原理
2.1.3 PT组成和特点
2.1.4 主要PT技术简介
2.2 ERT技术综述
2.2.1 ERT系统主要构成
2.2.2 电导传感器
2.2.3 激励信号
2.2.4 测量模式
2.2.5 图像重建算法
2.3 ERT技术研究现状
2.4 ERT发展中亟待解决的关键问题
2.5 小结
第三章 基于双极性脉冲电流激励的ERT数据采集系统
3.1 引言
3.2 电导传感器
3.2.1 电极单元
3.2.2 传感器的架构
3.3 基于双极性脉冲电流激励ERT数据采集系统设计
3.3.1 双极性脉冲激励电流源
3.3.1.1 双极性脉冲电流源发生电路
3.3.1.2 电导测量电路原理
3.3.2 ERT数据采集系统电路设计
3.4 通讯模块
3.5 小结
第四章 ERT有限元仿真软件
4.1 引言
4.2 ERT正问题
4.3 ERT正问题的等价变分问题
4.4 有限单元剖分
4.4.1 有限单元编号
4.4.2 节点编号
4.4.3 节点坐标
4.5 有限元方程的获得及求解
4.5.1 线性插值与基函数
4.5.2 单元分析
4.5.3 总体合成
4.6 灵敏场分布计算
4.7 有限元仿真软件包
4.8 小结
第五章 ERT图像重建算法的研究
5.1 引言
5.2 ERT图像重建模型
5.3 ERT图像重建算法
5.3.1 组合型ERT图像重建算法
5.3.1.1 初始图像的获取
5.3.1.2 初始图像的迭代改善
5.3.2 改进的BFGS算法
5.3.2.1 目标函数
5.3.2.2 改进的BFGS算法
5.4 仿真实验研究
5.4.1 改进的BFGS算法收敛性验证
5.4.2 重建效果比较
5.4.3 重建速度比较
5.5 拟动态实验研究
5.6 小结
第六章 气／液两相流空隙率测量的应用研究
6.1 引言
6.2 空隙率计算
6.3 实验装置介绍
6.4 空隙率测量软件
6.5 空隙率测量实验
6.6 小结
第七章 结论
参考文献
附录
致谢
发布时间: 2005-07-27
参考文献
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- [2].电容层析成像技术的图像重建算法研究[D]. 朱学明.天津大学2004
- [3].电容层析成像系统关键技术研究[D]. 李岩.哈尔滨理工大学2010
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