本發(fā)明涉及氣固兩相流流動檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地講，涉及一種密相氣力輸送兩相流流型的歸類方法。
背景技術(shù)：
：密相氣力輸送兩相流廣泛存在于能源、化工、冶金及醫(yī)藥食品加工等領(lǐng)域。氣固兩相流的流動狀態(tài)，即流型，極大的影響著流動參數(shù)的準(zhǔn)確測量以及流動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和運(yùn)行穩(wěn)定性。流型的研究及其在線測量技術(shù)的研究對兩相流的流動特性，傳熱傳質(zhì)性能以及其他問題的分析研究，具有重要的科學(xué)意義和工業(yè)應(yīng)用價值。氣固兩相在流動過程中，氣固兩相界面及固相的存在狀態(tài)均發(fā)生變化，流動形態(tài)多樣，流型形成機(jī)理復(fù)雜。因此，在流型劃分方面，不同的研究者給出流型的不同定義和劃分。于遵宏等對其進(jìn)行了總結(jié)，目前常用的流型分類方法是根據(jù)流動形態(tài)，相鄰典型流型之間還存在過渡流型。流型種類繁多，典型流型就有7種之多。由于流動條件變化的多樣性以及研究角度的多樣性，基于流動形態(tài)上的流型分類依然有諸多問題，如流型定義模糊、沒有定量的劃分標(biāo)準(zhǔn)、流型種類較多，相鄰流型之間的動力學(xué)特征區(qū)別不明顯等。由此衍生出的問題極大的影響了流型的研究及流型識別技術(shù)在氣固兩相流中的發(fā)展和應(yīng)用，亟待解決。因此，為解決上述問題，需要從氣固兩相流流動本質(zhì)出發(fā)，對傳統(tǒng)流型進(jìn)行歸類，減少流型種類，進(jìn)而提高流型識別效率，推動流型識別技術(shù)在氣力輸送中的應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種密相氣力輸送兩相流流型的歸類方法，根據(jù)兩相流波動信號的多尺度能量比重，實(shí)現(xiàn)對密相氣力輸送兩相流流型的歸類。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的：一種密相氣力輸送兩相流流型的歸類方法，其特征是：包括如下步驟：(1)獲取氣力輸送兩相流某一流型的靜電信號數(shù)據(jù)；(2)對獲取的每種流型的靜電信號進(jìn)行多尺度分解，具體步驟如下：首先對靜電信號進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解處理，得到10個本征模態(tài)分量IMF，然后對每個IMF分量進(jìn)行R/S分形分析得到關(guān)系曲線ln[R(τ)/S(τ)]～lnτ，τ表示R/S分形方法中的一個時間延遲變量，最后對關(guān)系曲線的直線段部分做線性擬合，得到擬合直線的斜率，即Hurst指數(shù)H；(3)根據(jù)分形特征及Hurst指數(shù)H的大小，將靜電信號劃分為尺度1、尺度2和尺度3，具體劃分方法如下：將Hurst指數(shù)H小于0.5的IMF分量劃入尺度1；將在小的時間延遲τ下Hurst指數(shù)H大于0.5小于1而大的時間延遲τ下的Hurst指數(shù)H小于0.5的IMF分量劃入尺度2；將Hurst指數(shù)H大于0.5小于1的IMF劃入尺度3；(4)計算靜電信號的尺度1、尺度2及尺度3的能量比重，能量比重的計算方法如下：靜電信號被分解成10個IMF分量，假設(shè)其中尺度1占有M個IMF分量，分別是IMF1，IMF2…，IMFM，一個IMF分量為一組時間序列{x1,x2,…xH}，其中，能量EIMF1的計算公式為：EIMF1＝x12+x22+…+xH2其余的能量EIMF2、EIMF3…EIMFM的計算公式與EIMF1的計算公式雷同，利用上述公式分別計算每個IMF分量的能量，則靜電信號尺度1的能量比重R1：R1=EIMF1+EIMF2+...+EIMFMΣi=110EIMFi]]>按照計算靜電信號尺度1的能量比重R1的方法，計算靜電信號尺度2能量比重R2以及尺度3能量比重R3；(5)以步驟(4)計算得到的R1，R2，R3作為必要參數(shù)，對該流型所屬的流型類別進(jìn)行判斷。作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述尺度1比重R1、尺度2比重R2和尺度3的比重R3之和為1，即：R1+R2+R3＝1。作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟(5)的流型類別共有5種，分別定義為類別1、類別2、類別3、類別4和類別5，類別1、類別2、類別3、類別4和類別5分別代表微尺度流型、微介均衡流型、介尺度流型、介宏均衡流型和宏尺度流型，具體判斷方法如下：當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別1”，0.5<R1<1R1+R2<11-R1-R2<R2]]>當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別2”，0<R1<0.50<R2<0.51-R1-R2<R11-R1-R2<R2]]>當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別3”，0.5<R2<1R1+R2<1]]>當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別4”，0<R2<0.51-R1-R2<0.5R1<R2R1<1-R1-R2]]>當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別5”，0.5<1-R1-R2<1R1<R2.]]>現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：該歸類方法從氣固兩相流流型的動力學(xué)本質(zhì)出發(fā)，具有較高的科學(xué)性及合理性。相對于傳統(tǒng)按流動形態(tài)劃分流型的方法，該方法劃分的流型種類減少且彼此間有區(qū)別明確的動力學(xué)機(jī)理。歸類方法實(shí)用范圍廣，對氣力輸送兩相流中的輸送介質(zhì)的物性沒有要求。附圖說明圖1是密相氣力輸送兩相流的一組靜電信號。圖2是靜電信號的10個IMF分量。圖3是靜電信號的10個IMF分量的關(guān)系曲線ln[R(τ)/S(τ)]～lnτ。圖4是5種流型類別的分布圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。如圖1-圖4所示，1、獲取密相氣力輸送兩相流流型的靜電信號數(shù)據(jù)，圖1所示為一組靜電信號數(shù)據(jù)。2、靜電信號進(jìn)行多尺度分解，具體步驟如下：首先對靜電信號進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解處理(此為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述)，得到10個本征模態(tài)分量IMFs，然后對每個IMF分量進(jìn)行R/S分形分析得到關(guān)系曲線ln[R(τ)/S(τ)]～lnτ，最后對關(guān)系曲線的直線段部分做線性擬合，得到擬合直線的斜率，即Hurst指數(shù)H；圖2所示為一組靜電信號的10個IMF分量，每個分量的關(guān)系曲線ln[R(τ)/S(τ)]～lnτ，如圖3所示，其中，對每個IMF分量進(jìn)行R/S分形處理時所選的時間延遲τ的范圍為10～100。根據(jù)分形特征及Hurst指數(shù)H的大小，將靜電信號劃分為尺度1、尺度2和尺度3，具體劃分方法如下：將Hurst指數(shù)H小于0.5的IMF分量劃入尺度1；將在小的時間延遲τ下Hurst指數(shù)H大于0.5小于1而大的時間延遲τ下的Hurst指數(shù)H小于0.5的IMF分量劃入尺度2；將Hurst指數(shù)H恒大于0.5小于1的IMF劃入尺度3；4、計算靜電信號的尺度1、尺度2及尺度3的能量比重，能量比重的計算方法如下：靜電信號被分解成10個IMF分量，假設(shè)其中尺度1占有M個IMF分量，分別是IMF1，IMF2…，IMFM。一個IMF分量為一組時間序列{x1,x2,…xH}，其能量EIMF1的計算公式為：EIMF1＝x12+x22+…+xH2其余的能量EIMF2、EIMF3…EIMFM的計算公式與EIMF1的計算公式雷同，IMF分量的表述方式也雷同，利用上述公式分別計算每個IMF分量的能量，則靜電信號尺度1的能量比重R1：R1=EIMF1+EIMF2+...+EIMFMΣi=110EIMFi]]>按照計算靜電信號尺度1的能量比重R1的方法，計算靜電信號尺度2能量比重R2以及尺度3能量比重R3。并且，R1+R2+R3＝15、根據(jù)步驟4計算得到的靜電信號3個尺度的能量比重，對該流型所屬的流型類別進(jìn)行判斷。流型類別共有5種，分別定義為“類別1”，“類別2”，“類別3”，“類別4”，和“類別5”，類別1、類別2、類別3、類別4和類別5分別代表微尺度流型、微介均衡流型、介尺度流型、介宏均衡流型和宏尺度流型，具體判斷方法如下：當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別1”，0.5<R1<1R1+R2<11-R1-R2<R2]]>當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別2”，0<R1<0.50<R2<0.51-R1-R2<R11-R1-R2<R2]]>當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別3”，0.5<R2<1R1+R2<1]]>當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別4”，0<R2<0.51-R1-R2<0.5R1<R2R1<1-R1-R2]]>當(dāng)滿足以下關(guān)系式時，可歸為“類別5”，0.5<1-R1-R2<1R1<R2]]>分別以R1和R2為橫縱坐標(biāo)，繪制5種流型類別的分布圖，如圖4所示。以上公開的僅為本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3