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基于热学原理的小通道气液两相段塞流参数检测方法研究

作　者: 张立伟
导　师: 冀海峰
学　校: 浙江大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 两相段塞流 小通道 热式测量 流速 容积流量含气率
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 32次
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内容摘要


随着微小型的设备越来越多地在工业领域出现,小通道尺度下的两相流研究受到更多的关注,段塞流是小通道尺度下气液两相流的主要流型之一,速度分布范围很广,因此,对小通道两相段塞流参数检测技术的研究显得尤为重要。本论文针对小通道参数检测方法匮乏的现状,依据当前两相流研究的技术路线,提出将单相流体检测中成熟应用的热式测量方法应用于小通道两相段塞流参数检测,并通过建立待测对象软测量模型的方法,实现对待测参数的计算。设计并实现了一套可用于小通道气液两相段塞流参数检测的热式测量系统,并对小通道气液两相流流速和分相含率的测量问题进行了研究。本论文的主要工作和创新点如下：(1)结合传统单相流热式流量计的结构特点,设计并实现了一套用于小通道气液两相流参数检测的热式测量系统,进行了传感器结构设计、系统传热分析、电路设计和软件设计等方面的研究实践。在内径为3.34mm、1.26mm和0.76mm的管道上进行了气水两相流参数测量实验,系统输出的测量信号能有效反映段塞流的流动特性,验证了热式测量系统的可行性。(2)应用互相关信号处理方法对流体温度信号进行处理,实现了对气液两相段塞流型下平均流速的测量,实验结果与事实相符,为小通道两相段塞流流速测量提供了一种可靠途径。(3)根据传热原理,分别运用BP神经网络和LS-SVM方法建立两相流容积流量含气率与流体流速和恒温差测量信号间的数学模型,并实现对容积流量含气率的计算。研究结果表明,两种建模方法都能实现对容积流量含气率的测量,方法是有效的。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 两相流基本知识  11-12
    1.1.1 两相流概念与分类  11
    1.1.2 两相流主要参数  11-12
  1.2 两相流参数检测技术  12-13
  1.3 小通道两相流参数检测技术  13-15
    1.3.1 小通道两相流参数检测技术研究意义  13-14
    1.3.2 小通道两相流参数检测技术发展现状与趋势  14-15
  1.4 本文主要工作和内容  15-17
  1.5 本章小结  17-18
第2章 文献综述  18-30
  2.1 流体流动及传热基本知识  19-20
    2.1.1 流体流动  19
    2.1.2 传热理论  19-20
  2.2 热式测量方法  20-23
    2.2.1 热量式测量方法  20-21
    2.2.2 热导式测量方法  21-23
  2.3 软测量方法  23-28
    2.3.1 相关测量技术  23-25
    2.3.2 人工神经网络  25-26
    2.3.3 支持向量机和最小二乘支持向量机  26-28
  2.4 本章小结  28-30
第3章 系统设计及实验方案  30-46
  3.1 小通道两相流热式测量方法  31-32
  3.2 检测系统总体结构  32-33
  3.3 温度传感器设计  33-34
  3.4 系统热平衡分析  34-36
  3.5 信号调理电路  36-39
    3.5.1 温度/电压转换电路  36-37
    3.5.2 恒温差测量电路  37-39
  3.6 软件设计及实现  39-41
  3.7 实验方案及结果  41-44
    3.7.1 实验方案  41
    3.7.2 实验结果初步分析  41-44
  3.8 本章小结  44-46
第4章 小通道气液两相段塞流流速测量  46-54
  4.1 流动模型简介  47
  4.2 相关信号处理  47-50
  4.3 流速测量结果分析  50-52
  4.4 本章小结  52-54
第5章 小通道气液两相段塞流分相含率测量  54-68
  5.1 分相含率测量模型  55-56
  5.2 基于BP神经网络的分相含率测量  56-61
    5.2.1 基于BP神经网络的分相含率测量模型  56-57
    5.2.2 基于BP神经网络的模型参数设定  57-60
    5.2.3 基于BP神经网络的分相含率测量结果分析  60-61
  5.3 基于LS-SVM的分相含率测量  61-67
    5.3.1 基于LS-SVM的分相含率测量模型  61-63
    5.3.2 基于LS-SVM的模型参数设定  63-64
    5.3.3 基于LS-SVM的分相含率测量结果分析  64-67
  5.4 本章小结  67-68
第6章 总结与展望  68-70
参考文献  70-74
作者简介  74

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 热力工程理论 > 传热学
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