[发明专利]基于液膜波动分析的段塞流-混状流转化边界识别方法

权利要求书

1.一种基于液膜波动分析的段塞流-混状流转化边界识别方法，包括下列步骤：

(1)设计气液段塞流PLIF测量装置，开展垂直上升气液两相流实验，获取不同流动工况下的PLIF流体图像；

(2)在某一流动工况下，对每幅PLIF流体图像进行处理，获得该流动工况下每幅PLIF流体图像的液膜厚度平均值构成序列，即液膜厚度序列A(k)；

(3)在该流动工况下，对液膜厚度序列中的泰勒泡进行分离，按顺序标记与液膜对应的泰勒泡，并记为TB1，TB2，TB3，……；

(4)确定有效阶数L_e，取第一个泰勒泡的液膜厚度序列进行马尔可夫熵计算：

①对第一个泰勒泡的液膜厚度序列进行希尔伯特变换，用幅值和相位变化表示各个泰勒泡的液膜厚度序列；

②根据幅值和相位大小，将第一个泰勒泡的液膜厚度序列划分为不同的状态，并依次对各个状态命名为符号1,2,…，获得液膜厚度符号序列；

③以连续三个符号为一组，统计整段序列中所有的三个符号的组合情况，即

④取某一已知的符号组合计算后下一个符号的概率，即

⑤获得下个符号的预测信息

⑥根据所有符号组合的预测信息获得该段序列的有效阶数L_e的马尔可夫熵E_TB1；

(5)按步骤(4)，依次计算该流动工况下的各个泰勒泡的马尔可夫熵，取均值作为该流动工况的马尔可夫熵，同时，计算所有泰勒泡的马尔可夫熵的标准差；

(6)重复步骤(4)和(5)，计算各个流动工况下的马尔可夫熵及标准差；

(7)绘制马尔可夫熵及标准差的二维平面，段塞流与混状流在该二维平面内呈现聚类分布，从而实现段塞流与混状流边界的有效区分。

2.根据权利要求1所述的段塞流-混状流转化边界识别方法，其特征在于，步骤(2)中，在某一流动工况下，对每幅PLIF流体图像进行如下的处理，获得该流动工况下每幅PLIF流体图像的液膜厚度平均值构成序列，即液膜厚度序列A(k)：

①依次进行灰度化处理、滤波处理、二值化处理，获得二值化图像；

②利用数字掩模算法和形态学孔洞填充算法获得段塞流气液界面；

③确定观测窗口，提取该观测窗口液膜厚度的平均值，将该流动工况下每幅PLIF流体图像的液膜厚度平均值构成序列，即液膜厚度序列A(k)。