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气液两相流波动信号的时频谱分析研究

孙斌 王二朋 郑永军

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气液两相流波动信号的时频谱分析研究

孙斌, 王二朋, 郑永军

Time-frequency spectral analysis of gas-liquid two-phase flow’s fluctuations

Sun Bin, Wang Er-Peng, Zheng Yong-Jun
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  • 为了研究气液两相流不同流型的动态特性,通过小波变换、希尔伯特-黄变换及自适应最优核三种时频方法对气液两相流动态差压信号进行处理.通过对时频谱的分析,可以清晰看出当流型从泡状流向弹状流、塞状流的转化过程中,信号的主要能量由15—35 Hz之间的频带向0—8 Hz频带转移,在弹状流时出现了两个谱峰.实验结果表明:希尔伯特-黄变换及自适应最优核方法的时频分辨率比小波分析高.基于自适应最优核方法的脊信息的提取,克服了模糊平面加窗效应的影响,对气液两相流动态信号表现出更高的时频分辨率,并增强了时频平面信息的可读性.
    In order to study different flow patterns’ dynamic characteristics of gas-liquid two-phase flow, three time-frequency analysis methods are introduced to process the dynamic differential pressure signal of gas-liquid two-phase flow, such as the wavelet transform, Hilbert-Huang transform and adaptive optimal-kernel method. The results show that the main part of energy is transferred from frequency band 15—35 Hz to 0—8 Hz when the flow pattern changes from bubbly flow to slug flow and plug flow, and two spectrum peaks are observed at slug flow. The experimental results show that the time-frequency resolution of Hilbert-Huang transform and adaptive optimal-kernel is higher than that of wavelet transform. The extractions of ridge information based on adaptive optimal-kernel overcome the influence of fuzzy plane windowing effect, and enhance the readability of time-frequency plane information. The time-frequency analysis clearly shows the dynamic characteristics of different flow patterns, and describes the variation rules with time. It is helpful to further study the mechanism of gas-liquid two-phase flow.
    • 基金项目: 国家自然科学基金理论物理专项基金(批准号:10947154)和浙江省自然科学基金(批准号:Y1100842)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-11-30
  • 修回日期:  2010-05-28
  • 刊出日期:  2011-01-15

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