气液两相流参数检测新方法研究

论文摘要

两相流广泛存在于化工、冶金、能源等各个工业领域。两相流的广泛存在促使两相流领域的研究工作得到了迅速的发展,同时也成为国内外学者极大关注的前沿课题。两相流的流动特性比较复杂,这导致两相流参数检测的难度也比较大。目前,两相流参数检测技术已经成为两相流研究的制约性因素。 空隙率和流量是两相流的重要参数。本文对油气两相流空隙率和流量测量方法进行了研究,主要工作和创新点如下: 1.对基本遗传算法进行了改进,提高了遗传算法的运行效率。基于非线性尺度变换方法和最优保存策略,提出了改进的遗传算法。适应度函数的非线性尺度变换使算法不易陷入局部最优,最优保存策略加快了算法的收敛速度。改进的遗传算法收敛速度较快,且不易陷入局部最优。函数优化检验结果和油气两相流空隙率的测量结果都表明,该遗传算法的改进是成功的,与基本遗传算法相比,改进的遗传算法不易陷入局部最优,算法精度提高了15%,收敛时间减少了25%。 2.将遗传算法引入到油气两相流空隙率的测量中。基于遗传算法、偏最小二乘法和电容层析成像技术,提出了一种油气两相流空隙率测量新方法。该方法首先辨识油气两相流流型,然后,选择与流型对应的空隙率测量模型测量空隙率。其中,流型辨识结果可以通过两种方法获得,一种是基于差压波动信号结合信号分析方法获得流型辨识结果,另一种是基于两相流的管截面图像结合简单快速的反投影算法获得。空隙率测量模型是电容测量值的线性组合,并在测量前离线建立。空隙率测量模型的建立过程分为如下两步:首先,应用遗传算法提取12电极阵列式电容传感器电容测量系统提供的对空隙率测量有贡献的

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 两相流及其主要参数
• 1.1.1 两相流的概念和分类
• 1.1.2 两相流的主要参数
• 1.2 两相流参数检测技术
• 1.2.1 两相流参数检测技术研究的重要意义
• 1.2.2 两相流参数检测技术的研究现状
• 1.2.3 两相流参数检测技术研究的发展趋势
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本章小结
• 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 快关阀法
• 2.1.3 电学法
• 2.1.4 光学法
• 2.1.5 射线法
• 2.2 气液两相流流量测量办法
• 2.2.1 分离计量法
• 2.2.2 质量流量计法
• 2.2.3 单相流量计法
• 2.2.4 相关测量法
• 2.3 过程层析成像技术
• 2.3.1 过程层析成像技术概述
• 2.3.2 电容层析成像技术的研究现状及存在的问题
• 2.4 遗传算法及其工程应用
• 2.4.1 遗传算法的基本原理
• 2.4.2 遗传算法的实施
• 2.4.3 遗传算法的特点
• 2.4.4 遗传算法的研究现状与工程应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 遗传算法的改进
• 3.1 引言
• 3.2 基本遗传算法
• 3.2.1 基本遗传算法的构成要素
• 3.2.2 基本遗传算法的算法流程
• 3.3 遗传算法实现技术
• 3.4 基本遗传算法的优点及其不足
• 3.5 遗传算法的改进
• 3.5.1 适应度函数的非线性尺度变换
• 3.5.2 基于最优保存策略的选择操作
• 3.5.3 改进的遗传算法计算流程图
• 3.6 改进遗传算法的检验和应用
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于遗传算法、偏最小二乘法和电容层析成像系统的油气两相流空隙率测量
• 4.1 引言
• 4.2 空隙率测量技术路线与测量系统
• 4.3 流型辨识方法
• 4.3.1 基于信号分析技术的流型辨识方法
• 4.3.2 管截面图像与模糊模式识别技术相结合的流型辨识方法
• 4.4 空隙率测量模型
• 4.4.1 空隙率测量模型的建模过程
• 4.4.2 应用改进的遗传算法提取对空隙率测量敏感的最佳电容组合
• 4.4.3 应用偏最小二乘方法确定模型参数
• 4.5 空隙率测量过程
• 4.6 实验结果与分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 基于文丘里管与空隙率测量的气液两相流质量流量测量
• 5.1 引言
• 5.2 油气两相流流量测量系统
• 5.3 文丘里管的气液两相流流量测量模型
• 5.3.1 文丘里管单相流测量模型
• 5.3.2 文丘里管气液两相流流量测量模型
• 5.4 实验装置与实验方案
• 5.5 实验结果与分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢