基于流动噪声解耦的水平管弹状流气弹特性参数测量

作     者：李新龙 张昭 王嘉辉 张延胜 董芳 LI Xinlong;ZHANG Zhao;WANG Jiahui;ZHANG Yansheng;DONG Fang

作者机构：河北大学质量技术监督学院河北保定071002 计量仪器与系统国家地方联合工程研究中心河北保定071002 河北省能源计量与安全检测技术重点实验室河北保定071002 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年第43卷第2期

页      面：781-790页

核心收录：

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(62173122) 河北省自然科学基金(F2022201034)。 

主　　题：弹频 气弹长度 声发射 流动噪声 能量 熵 

摘      要：弹状流是一种典型的气液两相间歇流动形态,气弹特性参数的测量对于弹状流摩擦压降和截面含气率等流动参数测量具有重要意义。本文设计了基于声发射原理的气弹参数测量传感器,并对不同流动条件下的水平管弹状流噪声信号进行了测量。利用鲸鱼优化算法(WOA)变分模态分解(VMD)对噪声信号进行处理,结合原始信号从能量和熵的角度进行分析,完成了对水平管弹状流噪声信号的解耦。将噪声信号分解为高频的气固噪声、中频的气液噪声与低频的液固噪声。通过对声发射时域信号分析实现了弹状流频率与气弹长度参数的测量。利用CatBoost算法选取8个特征值构建了弹状流气弹频率和气弹长度的预测模型。实验结果表明,弹状流频率预测模型平均绝对百分比误差(MAPE)为5.12%,95.25%实验点的相对偏差都在±15%范围内,气弹长度预测模型MAPE为7.77%,90.48%实验点的相对偏差都在±15%范围内。