基于多尺度的气液两相流图像信号质量指数谱分析.pdf

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1、第38卷第4期华北电力大学学报Vo1．38，No．42011年7月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityJm^2011基于多尺度的气液两相流图像信号质量指数谱分析李洪伟，周云龙(1．华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京102206；2．东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012)摘要：针对多重分形质量指数谱曲率和面积的概念，应用分形特征最为典型的LORENZ信号与HENON信号以及Cantor集对两个参数进行验证，结果证明两个参数在探测混沌

2、时间序列复杂性方面是完全有效的。引入了多尺度的分析方法，详细研究了气液两相流图像灰度波动信号在不同尺度频率下的两个参数的变化情况，确定采用尺度5信号进行分析。在不同流型的5尺度灰度波动信号下获得了非线性特征值，通过分类指标和单因素方差分析(ANOVA)检验结果，并同其余文献中应用的混沌吸引子形态周界特征(吸引子面积、长轴、短轴)相对比，发现此特征值对不同流型具有较好的分类效果，且在不同液相流速下随气相速度的增加能够揭示出气液两相流型机理结构变化情况，是一种有效的研究气液两相流的方法。关键词：气液两相

3、流；多尺度；质量指数谱；流动机理；流型分类中图分类号：0359文献标识码：A文章编号：1007—2691(2011)04—0049—08Massexponentspectrumanalysisofimagesignalsofgas—liquidtwo·-phaseflowbasedonmultiplescalefactorsLIHong—wei，ZHOUYun—long(1．SchoolofEnergyPowerandMechanicalEngineering，NorthChinaElectricP

4、owerUniversity，Beijing102206，China；2．CollegeofEnergyResourceandDynamicEngineering，NortheastDianliUniversity，Jilin132012，China)Abstract：Totheconceptofmulti-fractalmassexponentspectrum’Scurve-rateandarea，thetwoparametersareveri—fledbyLORENZsignal，HENONsi

5、gnalandCantorset，whicharemosttypicalsignalsoffractalcharacteristics．Theresultsshowthatthetwoparametersarecompletelyefectiveinthedetectionofthecomplexityofchaotictimeseries．Thechangeofgray-scAl~fluctuationsoftheimagesinadiferentscaleand~equencyisstudied

6、bythemulti-scalemeth·-od．Thendeterminethatthescaleof5-signalisused．Thenonlinearcharacterisacquiredinthegray—scalefluctuationsof5ofdifferentflowpatterns．Itisbetterclassifiedresultsfordiferentflowpatternsthroughthetestresultsofclassifi-cationindexandsing

7、le—factorvariance(ANOVA)，thecomparisonwiththeformandperimetercharacteristicsofchaot-icattractor(attractorsarea，longaxis，shortaxis)．Andthechangeofthemechanismofgas—liquidtwo—phaseflowpatternswiththeincreaseofthegas—phasevelocityindifferentliquid-phasefl

8、owingvelocity．Itisaneffectiveapproachforgas-liquidtwo-phaseflows．Keywords：gas—liquidtwo—phaseflow；multiplescale；massexponentspectrum；flowmechanism；flowpatternsclas—sification0引言两相流动现象广泛存在于化学、石油、动力收稿日期：2011一Ol—o3．工程以及各种加工工业的换热设备中，如蒸发器、基金