论文部分内容阅读
相含率是表征气液两相流特征的一个重要参数,对于气液两相流系统的过程控制以及其他参数的测量都是不可或缺的。然而,气液两相流动的复杂性和随机性,使得气液两相流相含率测量成为科学研究和工业应用领域中长期未能得以解决的测量难题。基于电导检测的气液两相流相含率测量一直以来都是两相流参数测量领域中的一个重要方向,然而该方法大多基于接触式电导检测技术,难以满足工业中长期使用的需求。电容耦合式非接触电导检测技术(Capacitiely Coupled Contactless Conductivity Detection, C4D)是一种新型非接触式电导测量技术,具有非接触、结构简单、成本低等优点。然而,目前C4D技术在常规管道气液两相流参数测量领域还鲜有文献报道。本文结合C4D技术和数据挖掘技术,提出一种适用于常规管道的气液两相流相含率测量新方法。本文主要创新点和贡献如下:(1)基于C4D技术,提出一种适用于常规管道的气液两相流相含率测量新方法,将C4D技术和数据挖掘技术进行结合,实现气液两相流相含率测量。(2)为了克服流型对相含率测量带来的影响,利用所研制的六电极阵列式C4D传感器,结合数据挖掘方法分别建立三种典型流型(泡状流、环状流和层状流)下的相含率测量模型。并对比研究了三种建模方法:1)偏最小二乘回归(PLSR)方法,2)主成分分析(PCA)与最小二乘支持向量机(LS-SVM)结合的方法,3)主成分分析(PCA)与加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)结合的方法。(3)在外径分别为25 mm、32 mm、40 mm 和 50 mm的管径下进行相含率测量静态实验。实验结果表明,基于三种数据挖掘方法建立的相含率测量模型是有效的。四种管径下的三种典型流型的气液两相流相含率测量最大绝对误差均小于10%。其中基于主成分分析(PCA)和加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)结合的方法所建立的相含率测量模型性能最佳。进一步在外径为25mm的管道下进行动态实验。实验结果表明,三种典型流型的气液两相流相含率测量最大绝对误差均小于15%。静态实验和动态实验结果表明本文所提出的相含率测量新方法是可行的、有效的。