基于复杂网络理论的双接触式气液两相流流型识别研究

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双接触式气液两相流具有持液量大、接触面积大、相对流速高、混合强烈等优点,因此其在能源工程领域得到了广泛应用。流型对气液两相流的流动特性和传热传质特性影响重大,因此对双接触式气液两相流进行流型识别研究具有重要的学术意义和工程应用价值。本文首先在双接触式气液两相流实验台上进行流态模拟实验,利用差压变送器对80组流动工况的气液两相流态进行压差信号采集,对得到的五种典型流型(类鼓泡式、喘动式、液柱式、扰动式、漩涡式)的压差时间序列进行介绍分析,并对得到的80组流动工况的压差时间序列进行预处理及特征提取,得到归一化的流态压差时间序列特征向量Tp’,可用于构建流型复杂网络。其次,利用高速摄像仪对双接触式吸收塔内气液两相流态进行图像信号采集,对获得的80组流动工况的图像进行预处理、灰度处理,并绘制灰度直方图。选定灰度直方图中灰度均值作为统计特征,来构建图像灰度均值时间序列,并对图像灰度均值时间序列进行特征提取,得到归一化的流态图像灰度均值时间序列特征向量Ti’,可用于构建流型复杂网络。最后,以80组流动工况下的流态压差时间序列为网络节点,以各压差时间序列特征量相关性强度为边,构建基于压差信号的流型复杂网络,并以80组流动工况下的流态图像灰度均值时间序列为网络节点,以各图像灰度均值时间序列特征量相关性强度为边,构建基于图像信号的流型复杂网络。利用AP聚类算法对基于两种信号构建的流型复杂网络进行社团结构分析,均得到三种明显的社团结构,找出了社团结构和流型之间的对应关系,并对两种方法得到的结果进行分析比较,发现两者研究结果基本吻合,基本实现对类鼓泡式流型、喘动式流型、液柱式流型、扰动式流型及漩涡式流型的识别。
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