基于高阶谱的气液两相流流动噪声信号的分析
摘 要
气液两相流作为工业现场的一个普遍的流动现象，其流型检测问题一直是专家学者重要的研究方向之一。按不同的流动形态来研究两相流的流动规律是处理气液两相流问题的最精确的方法。本文通过对气液两相流流动噪声信号的分析，从而获得气液两相流的流动特性及其他参数，是揭示多相流流动机理的重要手段。
通过分析以往国内外的研究检测手段，在其基础上，本课题提出了一种全新的检测方法，利用高阶谱分析气液两相流流动噪声信号，从而获得两相流的流动特性参数，并对其进行分析，在此基础上研究气液两相流的流动规律。经过实验分析验证，所应用的分析研究方法是有效的。本课题使用的研究方法，为两相流的进一步研究提供了可靠的数据采集、分析平台，并提出了一种利用双谱估计计算的计算方法，应用MATLAB软件实现数据分析处理，试验结果证明，该研究方法以及研究过程应用的计算算法和分析方法是有效的。
关键字：高阶谱；气液两相流；流型；垂直实验；模式识别
Based on analysis of two-phase flow flowing high - spectrum noise signal
Summary
Liquid two-phase flow phenomena as a general industrial field, the flow detector has been one of important research experts. According to different flow patterns to study two-phase flow flow pattern is the most accurate way to handle two-phase flow problem. Based on the two-phase flow analysis of flow noise signal to obtain a liquid two-phase flow characteristics and other parameters, it is an important means to reveal the mechanism of multiphase flow stream.
By analyzing previous studies testing methods at home and abroad, on its basis, this paper proposes a new detection method using higher order spectral analysis liquid two-phase flow noise signal, thereby obtaining the flow characteristics of two-phase flow parameters, and analyze, study phases in flowing law on this basis. After experimental analysis validated analysis method applied is effective. Methods used in the subject for further study two-phase flow to provide a reliable data collection, analysis platform, and presents a calculation method of bispectrum estimation calculated using MATLAB data analysis software, test results show the calculation algorithm and analysis methods and application research process is effective.
Keywords: high-order spectrum; phase flow; flow pattern; vertical test; pattern recognition
目 录
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 两相流的流动型态 2
1.3 气液两相流检测参数 3
1.4 流动噪声研究的重点及创新点 6
第2章 气液两相流流动噪声信号的检测方法分析与研究 8
2.1 高阶谱分析法 8
2.1.1 高阶谱的性质 9
2.1.2 信号的双谱分析 9
2.1.3 实验装置 9
2.2 流动噪声信号特征 11
2.3 气液两相流流动噪声检测平台 12
第3章 气液两相流噪声信号混沌特征分析 17
3.1 气液两相混沌学特性 17
3.1.1 气液两相混沌学基本概念 18
3.2 气液两相流Lyapunov指数 20
3.3 延迟时间 21
第4章 基于高阶谱的流动特征分析 24
4.1 噪声时域特征分析 24
4.2 流动噪声信号的预处理 32
4.3 噪声信号频率特征分析 32
4.4 噪声信号小波能量分布 36
4.5 垂直管流动噪声信号小波包分解Shannon 熵 42
4.6 噪声信号功率谱密度 43
4.7 时域信号特征参数提取 46
4.8 两相流型识别 47
4.9 本章小结 50
第5章 结论与展望 52
5.1 论文总结 52
5.2 展望 53
参考文献 55
致 谢 59
