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两相流流动特性混沌动力结构突变检测方法研究

作　者: 罗彤
导　师: 金宁德
学　校: 天津大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 气液两相流 油水两型流 流型识别 混沌突变理论 动力学指数分割算法
分类号: O359.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


本文主要针对两相流流型特征的识别问题,提出了一种分析非线性时间序列混沌动力结构突变的检测方法,即动力学指数分割算法。该方法以混沌突变理论为基础,通过相空间重构,计算出同一时间序列的不同区域上的结构突变点左右两部分的动力结构差异,从而认识动力学系统的内在属性特征,指示出任意时刻系统动力学状态随时间的演化趋势。通过选取典型Henon、Lorenz、Rossler、Chens混沌序列,对算法进行数值模拟试验。采用C-C算法和FNN方法确定相空间重构的嵌入维数和延迟时间;然后对影响动力学指数分割算法结果的各个参数进行考察,选择合适的原始时间序列长度、参考窗口宽度、域值大小等参数,使结构突变点与实际突变点偏差最小;同时,对算法进行加噪检验,结果表明混沌动力结构突变检测方法具有较强的抗噪能力。对垂直上升管中气液两相流和油水两相流电导波动信号采用混沌动力结构突变检测方法进行了处理与分析,结果表明:各种流型的动力结构差异呈递减规律,由此进一步认识了两相流流动系统的复杂动力学特性和运动变化及每一种流型随时间的演化趋势,最终达到辨识两相流流型的目的。所以,混沌动力结构突变检测方法可以作为两相流流型特征识别的辅助工具,并且此方法稳定有效。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 两相流研究意义  7
  1.2 两相流流型特征参数  7-11
    1.2.1 两相流分类  8
    1.2.2 两相流特性参数  8-9
    1.2.3 垂直上升管中气液两相流流型  9-10
    1.2.4 垂直上升管中油水两相流流型  10-11
  1.3 两相流流型检测方法  11-13
    1.3.1 流型测量方法  11
    1.3.2 流型识别方法  11-13
  1.4 本课题主要研究内容及创新点  13-15
第二章 混沌动力结构突变检测方法  15-34
  2.1 混沌理论  15-18
    2.1.1 混沌学  15-16
    2.1.2 混沌时间序列的检测  16
    2.1.3 相空间重构  16-18
  2.2 突变理论  18-20
    2.2.1 突变理论主要内容  18-19
    2.2.2 突变理论的应用  19-20
  2.3 动力结构突变检测方法  20-25
    2.3.1 相空间嵌入参数算法  20-23
    2.3.2 动力学指数分割算法  23-25
  2.4 数值模拟试验  25-32
    2.4.1 动力学相关因子指数  25-26
    2.4.2 理想时间序列  26-28
    2.4.3 非线性时间序列  28-32
  2.5 数值模拟试验结果  32-34
第三章 气液两相流混沌动力结构突变检测  34-52
  3.1 气液两相流的电导波动的信号采集  34-35
    3.1.1 气液两相流试验的测量系统  34-35
    3.1.2 气液两相流的数据采集  35
  3.2 气液两相流电导波动信号的处理与分析  35-48
    3.2.1 混沌动力结构突变检测方法对气液电导波动信号的处理  36
    3.2.2 混沌动力结构突变检测方法对气液电导波动信号的分析  36-43
    3.2.3 气液两相流电导波动信号的非线性特征分析  43-48
  3.3 气液两相流电导波动的信号处理结果  48-49
  3.4 气液电导波动的信号处理结果的比较  49-52
第四章 油水两相流混沌动力结构突变检测  52-70
  4.1 垂直上升管中油水两相流电导波动信号的采集  52-56
    4.1.1 油水两相流电导波动信号的时域及频域分析方法  54-55
    4.1.2 油水两相流流动结构特征  55-56
  4.2 油水两相流电导波动信号的处理与分析  56-68
    4.2.1 油水两相流电导波动信号的混沌动力结构突变检测方法  56
    4.2.2 油水电导波动信号动力学指数分割算法的结果分析  56-63
    4.2.3 油水电导波动信号的非线性分析  63-68
  4.3 油水两相流电导波动的信号处理结果  68-70
第五章 结论  70-72
  5.1 结论  70-71
  5.2 展望  71-72
参考文献  72-77
发表论文和参加科研情况说明  77-78
致谢  78

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 流体力学 > 多相流 > 液、气（汽）二相流
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