搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

油水两相流水包油流型多尺度排列熵分析

杜萌 金宁德 高忠科 朱雷 王振亚

引用本文:
Citation:

油水两相流水包油流型多尺度排列熵分析

杜萌, 金宁德, 高忠科, 朱雷, 王振亚

Multiscale permutation entropy analysis of oil-in-water type two-phase flow pattern

Du Meng, Jin Ning-De, Gao Zhong-Ke, Zhu Lei, Wang Zhen-Ya
PDF
导出引用
  • 采用多尺度排列熵算法研究了垂直油水两相流水包油流型的多尺度动力学特性. 首先, 在内径为20 mm的垂直管道内采集了油水两相流水包油流型电导传感器波动信号, 然后计算了不同流动工况下电导波动信号的多尺度排列熵值. 研究发现多尺度排列熵率与均值可定量刻画水包油流型动力学复杂性; 此外, 提出了通过增量时间序列累积量与多尺度排列熵率联合分布识别三种不同水包油流型的新途径.
    We investigate the dynamic characteristics of vertical upward water-dominant oil-water two-phase flow by multiscale permutation entropy algorithm. We first measure the two-phase flow conductance fluctuation signals in a 20 mm inner-diameter pipe. Then we calculate the multiscale permutation entropies for different water-dominant flow patterns. The results indicate that multiscale permutation entropy rate and average of mutiscale permutation entropy can be used as quantitative parameters for measuring complexity of water dominant oil-water two-phase flow. In addition, we propose a new approach to identify different water-dominant flow patterns by using the joint distribution of multiscale permutation entropy rate and cumulant of increment series.
    • 基金项目: 国家自然科学基金项目(批准号: 41174109, 50974095, 61104148) 和国家科技重大专项(批准号: 2011ZX05020-006)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 41174109, 50974095, 61104148), and the National Science and Technology Major Project of the Ministry of Science and Technology of China (Grant No. 2011ZX05020-006).
    [1]

    Jana A K, Das G, Das P K 2006 Chem. Eng. Sci. 61 1500

    [2]

    Lucas G P, Panagiotopoulos N 2009 Flow Meas. Instrum. 20 127

    [3]

    Gao H, Gu H Y, Guo L J 2003 Int. J. Heat Mass Transf. 46 749

    [4]

    Brauner N, Ullmann A 2002 Int. J. Multiphase Flow 28 1177

    [5]

    Rouhani S Z, Sohal M S 1983 Prog. Nucl. Energ. 11 219

    [6]

    Jones O C, Zuber N 1975 Int. J. Multiphase Flow 2 273

    [7]

    Vincea M A, Lahey Jr R T 1982 Int. J. Multiphase Flow 8 93

    [8]

    Chakrabarti D P, Das G, Das P K 2006 AIChE J. 52 3668

    [9]

    Nguyen V T, Euh D J, Song C H 2010 Int. J. Multiphase Flow 36 755

    [10]

    Ding H, Huang Z, Song Z, Yan Y 2007 Flow Meas. Instrum. 18 37

    [11]

    He Z, Zhang D, Cheng B, Zhang W 1997 AIChE J. 43 345

    [12]

    Sun B, Wang E P, Zheng Y J 2011 Acta Phys. Sin. 60 014701 (in Chinese) [孙斌, 王二鹏, 郑永军 2011 物理学报 60 014701]

    [13]

    Sun B, Wang E P, Ding Y, Bai H Z, Huang Y M 2011 Chin. J. Chem. Eng. 19 243

    [14]

    Li H W, Zhou Y L, Liu X, Sun B 2012 Acta Phys. Sin. 61 030508 (in Chinese) [李洪伟, 周云龙, 刘旭, 孙斌 2012 物理学报 61 030508]

    [15]

    Sæther G, Bendiksen K, Müller J, Froland E 1990 Int. J. Multiphase Flow 16 1117

    [16]

    Franca F, Acikgoz M, Lahey R T, Clausse A 1991 Int. J. Multiphase Flow 17 545

    [17]

    Oddie G M 1991 Flow Meas. Instrum. 2 225

    [18]

    Yuan Z L, Shen X L, Xu Y Q 1994 Science in China A 24 986 (in Chinese) [袁竹林, 沈湘林, 徐益谦 1994 中国科学(A辑) 24 986]

    [19]

    Xiao N, Jin N D 2007 Acta Phys. Sin. 56 5149 (in Chinese) [肖楠, 金宁德 2007 物理学报 56 5149]

    [20]

    Lee J Y, Kim N S, Ishii M 2008 Nucl. Eng. Des. 238 945

    [21]

    Govier G W, Sullivan G A, Wood R K 1961 Can. J. Chem. Eng. 4 67

    [22]

    Flores J G, Chen X T, Sarica C, Brill J P 1999 SPE Prod. Facil. 14 102

    [23]

    Du M, Jin N D, Gao Z K, Wang Z Y, Zhai L S 2012 Int. J. Multiphase Flow 41 91

    [24]

    Cao B, Lü X Q, Zeng M, Wang Z M, Huang S S 2006 Acta Phys. Sin. 55 1696 (in Chinese) [曹彪, 吕小青, 曾敏, 王振民, 黄石生 2006 物理学报 55 1696]

    [25]

    Li Q, Wang T Y, Leng Y G, He G Y, He H L 2007 Acta Phys. Sin. 56 6803 (in Chinese) [李强, 王太勇, 冷永刚, 何改云, 何慧龙 2007 物理学报 56 6803]

    [26]

    Zhuang J J, Ning X B, Zou M, Sun B, Yang X 2008 Acta Phys. Sin. 57 2805 (in Chinese) [庄建军, 宁新宝, 邹鸣, 孙飙, 杨希 2008 物理学报 57 2805]

    [27]

    Wang Q G, Zhang Z P 2008 Acta Phys. Sin. 57 1976 (in Chinese) [王启光, 张增平 2008 物理学报 57 1976]

    [28]

    He W P, Wu Q, Zhang W, Wang Q G, Zhang Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 2862 (in Chinese) [何文平, 吴琼, 张文, 王启光, 张勇 2009 物理学报 58 2862]

    [29]

    Zhang C T, Ma Q L, Peng H 2010 Acta Phys. Sin. 59 7623 (in Chinese) [张春涛, 马千里, 彭宏 2010 物理学报 59 7623]

    [30]

    Zhang C T, Ma Q L, Peng H, Jiang Y Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 020508 (in Chinese) [张春涛, 马千里, 彭宏, 姜友谊 2010 物理学报 60 020508]

    [31]

    Zhang W C, Yang L J, Lü X Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 020601 (in Chinese) [张伟超, 杨立军, 吕小青 2011 物理学报 60 020601]

    [32]

    He W P, He T, Cheng H Y, Zhang W, Wu Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 049202 (in Chinese) [何文平, 何涛, 成海英, 张文, 吴琼 2011 物理学报 60 049202]

    [33]

    Shen W, Wang J 2011 Acta Phys. Sin. 60 118702 (in Chinese) [沈韡, 王俊 2011 物理学报 60 118702]

    [34]

    Costa M, Goldberger A L, Peng C K 2002 Phys. Rev. Lett. 89 068102

    [35]

    Costa M, Goldberger A L, Peng C K 2005 Phys. Rev. E 71 021906

    [36]

    Zheng G B, Jin N D 2009 Acta Phys. Sin. 58 4485 (in Chinese) [郑桂波, 金宁德 2009 物理学报 58 4485]

    [37]

    Costa M, Peng C K, Goldberger A L 2003 Physica A 330 53

    [38]

    He L, Du L, Zhuang Y Q, Li W H, Chen J P 2008 Acta Phys. Sin. 57 6545 (in Chinese) [何亮, 杜磊, 庄奕琪, 李伟华, 陈建平 2008 物理学报 57 6545]

    [39]

    Li Z W, Zhang Y K 2008 Stoch. Environ. Res. Risk. Assess. 22 507

    [40]

    Huang X L, Cui S Z, Ning X B, Bian C H 2009 Acta Phys. Sin. 58 8160 (in Chinese) [黄晓林, 崔胜忠, 宁新宝, 卞春华 2009 物理学报 58 8160]

    [41]

    Yan B G, Zhao T T 2011 Acta Phys. Sin. 60 078701 (in Chinese) [严碧歌, 赵婷婷 2011 物理学报 60 078701]

    [42]

    Bandt C, Pompe B 2002 Phys. Rev. Lett. 88 174102

    [43]

    Sun K H, Tan G Q, Sheng L Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 3359 (in Chinese) [孙克辉, 谈国强, 盛利元 2008 物理学报 57 3359]

    [44]

    Cao Y, Tung W, Gao J B 2004 Phys. Rev. E 70 046217

    [45]

    Hou W, Feng G L, Dong W J, Li J P 2006 Acta Phys. Sin. 55 2663 (in Chinese) [侯威, 封国林, 董文杰, 李建平 2006 物理学报 55 2663]

    [46]

    Zunino L, Zanin M, Tabak B M, Pérez D G, Rosso O A 2009 Physica A 388 2854

    [47]

    Li D, Li X, Liang Z, Vossa L J, Sleigh J W 2010 J. Neural Eng. 7 046010

    [48]

    Jin N D, Xin Z, Wang J, Wang Z Y, Jia X H, Chen W P 2008 Meas. Sci. Technol. 19 045403

    [49]

    Ashkenazy Y, Ivanov P C, Havlin S, Peng C K, Goldberger A L, Stanley H E 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1900

    [50]

    Ashkenazy Y, Havlin S, Ivanov P C, Peng C K, Schulte-Frohlinde V, Stanley H E 2003 Physica A 323 19

  • [1]

    Jana A K, Das G, Das P K 2006 Chem. Eng. Sci. 61 1500

    [2]

    Lucas G P, Panagiotopoulos N 2009 Flow Meas. Instrum. 20 127

    [3]

    Gao H, Gu H Y, Guo L J 2003 Int. J. Heat Mass Transf. 46 749

    [4]

    Brauner N, Ullmann A 2002 Int. J. Multiphase Flow 28 1177

    [5]

    Rouhani S Z, Sohal M S 1983 Prog. Nucl. Energ. 11 219

    [6]

    Jones O C, Zuber N 1975 Int. J. Multiphase Flow 2 273

    [7]

    Vincea M A, Lahey Jr R T 1982 Int. J. Multiphase Flow 8 93

    [8]

    Chakrabarti D P, Das G, Das P K 2006 AIChE J. 52 3668

    [9]

    Nguyen V T, Euh D J, Song C H 2010 Int. J. Multiphase Flow 36 755

    [10]

    Ding H, Huang Z, Song Z, Yan Y 2007 Flow Meas. Instrum. 18 37

    [11]

    He Z, Zhang D, Cheng B, Zhang W 1997 AIChE J. 43 345

    [12]

    Sun B, Wang E P, Zheng Y J 2011 Acta Phys. Sin. 60 014701 (in Chinese) [孙斌, 王二鹏, 郑永军 2011 物理学报 60 014701]

    [13]

    Sun B, Wang E P, Ding Y, Bai H Z, Huang Y M 2011 Chin. J. Chem. Eng. 19 243

    [14]

    Li H W, Zhou Y L, Liu X, Sun B 2012 Acta Phys. Sin. 61 030508 (in Chinese) [李洪伟, 周云龙, 刘旭, 孙斌 2012 物理学报 61 030508]

    [15]

    Sæther G, Bendiksen K, Müller J, Froland E 1990 Int. J. Multiphase Flow 16 1117

    [16]

    Franca F, Acikgoz M, Lahey R T, Clausse A 1991 Int. J. Multiphase Flow 17 545

    [17]

    Oddie G M 1991 Flow Meas. Instrum. 2 225

    [18]

    Yuan Z L, Shen X L, Xu Y Q 1994 Science in China A 24 986 (in Chinese) [袁竹林, 沈湘林, 徐益谦 1994 中国科学(A辑) 24 986]

    [19]

    Xiao N, Jin N D 2007 Acta Phys. Sin. 56 5149 (in Chinese) [肖楠, 金宁德 2007 物理学报 56 5149]

    [20]

    Lee J Y, Kim N S, Ishii M 2008 Nucl. Eng. Des. 238 945

    [21]

    Govier G W, Sullivan G A, Wood R K 1961 Can. J. Chem. Eng. 4 67

    [22]

    Flores J G, Chen X T, Sarica C, Brill J P 1999 SPE Prod. Facil. 14 102

    [23]

    Du M, Jin N D, Gao Z K, Wang Z Y, Zhai L S 2012 Int. J. Multiphase Flow 41 91

    [24]

    Cao B, Lü X Q, Zeng M, Wang Z M, Huang S S 2006 Acta Phys. Sin. 55 1696 (in Chinese) [曹彪, 吕小青, 曾敏, 王振民, 黄石生 2006 物理学报 55 1696]

    [25]

    Li Q, Wang T Y, Leng Y G, He G Y, He H L 2007 Acta Phys. Sin. 56 6803 (in Chinese) [李强, 王太勇, 冷永刚, 何改云, 何慧龙 2007 物理学报 56 6803]

    [26]

    Zhuang J J, Ning X B, Zou M, Sun B, Yang X 2008 Acta Phys. Sin. 57 2805 (in Chinese) [庄建军, 宁新宝, 邹鸣, 孙飙, 杨希 2008 物理学报 57 2805]

    [27]

    Wang Q G, Zhang Z P 2008 Acta Phys. Sin. 57 1976 (in Chinese) [王启光, 张增平 2008 物理学报 57 1976]

    [28]

    He W P, Wu Q, Zhang W, Wang Q G, Zhang Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 2862 (in Chinese) [何文平, 吴琼, 张文, 王启光, 张勇 2009 物理学报 58 2862]

    [29]

    Zhang C T, Ma Q L, Peng H 2010 Acta Phys. Sin. 59 7623 (in Chinese) [张春涛, 马千里, 彭宏 2010 物理学报 59 7623]

    [30]

    Zhang C T, Ma Q L, Peng H, Jiang Y Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 020508 (in Chinese) [张春涛, 马千里, 彭宏, 姜友谊 2010 物理学报 60 020508]

    [31]

    Zhang W C, Yang L J, Lü X Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 020601 (in Chinese) [张伟超, 杨立军, 吕小青 2011 物理学报 60 020601]

    [32]

    He W P, He T, Cheng H Y, Zhang W, Wu Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 049202 (in Chinese) [何文平, 何涛, 成海英, 张文, 吴琼 2011 物理学报 60 049202]

    [33]

    Shen W, Wang J 2011 Acta Phys. Sin. 60 118702 (in Chinese) [沈韡, 王俊 2011 物理学报 60 118702]

    [34]

    Costa M, Goldberger A L, Peng C K 2002 Phys. Rev. Lett. 89 068102

    [35]

    Costa M, Goldberger A L, Peng C K 2005 Phys. Rev. E 71 021906

    [36]

    Zheng G B, Jin N D 2009 Acta Phys. Sin. 58 4485 (in Chinese) [郑桂波, 金宁德 2009 物理学报 58 4485]

    [37]

    Costa M, Peng C K, Goldberger A L 2003 Physica A 330 53

    [38]

    He L, Du L, Zhuang Y Q, Li W H, Chen J P 2008 Acta Phys. Sin. 57 6545 (in Chinese) [何亮, 杜磊, 庄奕琪, 李伟华, 陈建平 2008 物理学报 57 6545]

    [39]

    Li Z W, Zhang Y K 2008 Stoch. Environ. Res. Risk. Assess. 22 507

    [40]

    Huang X L, Cui S Z, Ning X B, Bian C H 2009 Acta Phys. Sin. 58 8160 (in Chinese) [黄晓林, 崔胜忠, 宁新宝, 卞春华 2009 物理学报 58 8160]

    [41]

    Yan B G, Zhao T T 2011 Acta Phys. Sin. 60 078701 (in Chinese) [严碧歌, 赵婷婷 2011 物理学报 60 078701]

    [42]

    Bandt C, Pompe B 2002 Phys. Rev. Lett. 88 174102

    [43]

    Sun K H, Tan G Q, Sheng L Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 3359 (in Chinese) [孙克辉, 谈国强, 盛利元 2008 物理学报 57 3359]

    [44]

    Cao Y, Tung W, Gao J B 2004 Phys. Rev. E 70 046217

    [45]

    Hou W, Feng G L, Dong W J, Li J P 2006 Acta Phys. Sin. 55 2663 (in Chinese) [侯威, 封国林, 董文杰, 李建平 2006 物理学报 55 2663]

    [46]

    Zunino L, Zanin M, Tabak B M, Pérez D G, Rosso O A 2009 Physica A 388 2854

    [47]

    Li D, Li X, Liang Z, Vossa L J, Sleigh J W 2010 J. Neural Eng. 7 046010

    [48]

    Jin N D, Xin Z, Wang J, Wang Z Y, Jia X H, Chen W P 2008 Meas. Sci. Technol. 19 045403

    [49]

    Ashkenazy Y, Ivanov P C, Havlin S, Peng C K, Goldberger A L, Stanley H E 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1900

    [50]

    Ashkenazy Y, Havlin S, Ivanov P C, Peng C K, Schulte-Frohlinde V, Stanley H E 2003 Physica A 323 19

  • [1] 罗仕超, 吴里银, 常雨. 高超声速湍流流动磁流体动力学控制机理. 物理学报, 2022, 71(21): 214702. doi: 10.7498/aps.71.20220941
    [2] 唐鹏博, 王关晴, 王路, 石中玉, 李源, 徐江荣. 单液滴正碰球面动态行为特性实验研究. 物理学报, 2020, 69(2): 024702. doi: 10.7498/aps.69.20191141
    [3] 刘备, 胡伟鹏, 邹孝, 丁亚军, 钱盛友. 基于变分模态分解与多尺度排列熵的生物组织变性识别. 物理学报, 2019, 68(2): 028702. doi: 10.7498/aps.68.20181772
    [4] 翟路生, 金宁德. 小管径气液两相流空隙率波传播的多尺度相关性. 物理学报, 2016, 65(1): 010501. doi: 10.7498/aps.65.010501
    [5] 陈雷鸣. 干活性物质的动力学理论. 物理学报, 2016, 65(18): 186401. doi: 10.7498/aps.65.186401
    [6] 孙鹏楠, 李云波, 明付仁. 自由上浮气泡运动特性的光滑粒子流体动力学模拟. 物理学报, 2015, 64(17): 174701. doi: 10.7498/aps.64.174701
    [7] 雷娟棉, 黄灿. 一种改进的光滑粒子流体动力学前处理方法. 物理学报, 2014, 63(14): 144702. doi: 10.7498/aps.63.144702
    [8] 陈福振, 强洪夫, 高巍然. 气粒两相流传热问题的光滑离散颗粒流体动力学方法数值模拟. 物理学报, 2014, 63(23): 230206. doi: 10.7498/aps.63.230206
    [9] 冒晓莉, 肖韶荣, 刘清惓, 李敏, 张加宏. 探空湿度测量太阳辐射误差修正流体动力学研究. 物理学报, 2014, 63(14): 144701. doi: 10.7498/aps.63.144701
    [10] 姚文坡, 刘铁兵, 戴加飞, 王俊. 脑电信号的多尺度排列熵分析. 物理学报, 2014, 63(7): 078704. doi: 10.7498/aps.63.078704
    [11] 高忠科, 胡沥丹, 周婷婷, 金宁德. 两相流有限穿越可视图演化动力学研究. 物理学报, 2013, 62(11): 110507. doi: 10.7498/aps.62.110507
    [12] 蒋亦民, 刘佑. 水-气-颗粒固体三相混合系统的流体动力学. 物理学报, 2013, 62(20): 204501. doi: 10.7498/aps.62.204501
    [13] 常建忠, 刘汉涛, 刘谋斌, 苏铁熊. 介观尺度流体绕流球体的耗散粒子动力学模拟. 物理学报, 2012, 61(6): 064704. doi: 10.7498/aps.61.064704
    [14] 赵俊英, 金宁德. 两相流相空间多元图重心轨迹动力学特征. 物理学报, 2012, 61(9): 094701. doi: 10.7498/aps.61.094701
    [15] 高忠科, 金宁德, 杨丹, 翟路生, 杜萌. 多元时间序列复杂网络流型动力学分析. 物理学报, 2012, 61(12): 120510. doi: 10.7498/aps.61.120510
    [16] 郑桂波, 金宁德. 两相流流型多尺度熵及动力学特性分析. 物理学报, 2009, 58(7): 4485-4492. doi: 10.7498/aps.58.4485
    [17] 董 芳, 金宁德, 宗艳波, 王振亚. 两相流流型动力学特征多尺度递归定量分析. 物理学报, 2008, 57(10): 6145-6154. doi: 10.7498/aps.57.6145
    [18] 王 薇, 张 杰, 赵 刚. 普朗克谱分布的辐射场对束缚电子布居的影响. 物理学报, 2008, 57(3): 1759-1764. doi: 10.7498/aps.57.1759
    [19] 夏江帆, 张军, 张杰. 用激光等离子体实验对天体物理动力学过程进行模拟的可行性研究. 物理学报, 2001, 50(5): 994-1000. doi: 10.7498/aps.50.994
    [20] 谢学纲, 陈式刚, 洪朝生. 超导体流体动力学方程. 物理学报, 1990, 39(4): 632-638. doi: 10.7498/aps.39.632
计量
  • 文章访问数:  8489
  • PDF下载量:  707
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-14
  • 修回日期:  2012-06-11
  • 刊出日期:  2012-12-05

/

返回文章
返回