第３２卷第１期
２０１２年２月 东北电力大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｄｉａｎｌｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖ０１．３２．Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．，２０１２
文章编号：１００５—２９９２（２０１２）Ｏｌ一０００１—０６
基于独立分量分析和支持向量机的
气液两相流流型识别
周云龙，顾杨杨
（东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林１３２０１２）
摘 要：为了准确的识别气液两相流流型，提出了将独立分量分析与支持向量机相结合的流型识 别方法。首先应用独立分量分析对流型的压差波动信号进行特征参数提取，然后将参数通过支持向量 机进行分类处理，从而实现了对流型的识别。经试验证明：该方法可以准确的识别出水平管内的四种流 型，整体识别率可以达到９６．７％，为流型的在线识别提供了一种新的技术依据。 关键词：独立分量分析；盲源分离；特征参数；支持向量机 中图分类号：０ ３５９．１ 文献标识码：Ａ
气液两相流广泛的存在于工程和自然界中，与人类的生活和生产密切相关。目前，在化工、石油、能 源、冶金、环保和轻工等行业的许多生产设备中都涉及两相流工况，而两相流学科是以两相流系统为研
究对象，与数学、力学、信息、生物、环境、材料和电子计算机等学科相互融合交叉而逐步形成和发展起来 的一门新兴交叉学科＿１ Ｊ。流型的识别一直是两相流研究的重中之重。传统的流型识别方法一般分为
两类：一是直接法即根据两相流流动图像的形式直接确定流型；二是间接法即是通过对反应流型特性的
参数进行特征提取，后通过其他的识别系统以达到流型识别的目的。在文献［２］中将独立分量分析的 方法应用于故障诊断的特征提取中，但并没有将其应用于流型识别中。本文的创新点在于首次将独立 分量分析法应用于流型识别的特征提取过程中。
近年来，信息技术和测量技术的快速发展为气液两相流的智能识别提供了重要的技术手段。而神 经网络 的发展作为一种智能的识别技术已经在流型识别的过程中得到了广泛的应用，应用的主要形 式集中在ＢＰ、ＲＢＦ神经网络 上。但是，由于神经网络往往存在过学习的问题，产生的模型有时也会 产生过度拟合，或拟合程度较差的现象，而支持向量机恰好可以弥补这个不足。支持向量机（Ｓｕｐｐｏｒｔ
第２８琶
２ Ｏ Ｏ ７ 第６
年Ｉ２月 核动力【 程
Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＶＯ１．２８．ＮＯ．６
Ｄｅｃ．２ ０ ０ ７
文章编号：０２５８—０９２６（２００７）０６—００６２—０５
基于奇异值分解和最小二乘支持向量机的
气．液两相流流型识别方法
孙斌，周云龙，赵鹏，关跃波
（东北电力大学能源与机械Ｉ：程学院，吉林，１３２０ｌ２）
摘要：针对气．液两相流压差波动信号的非平稳特征和ＢＰ神经网络学习算法收敛速度慢、易陷入局部极 小值等问题，提出了一种基于奇异值分解和最小二乘支持向量机（ＬＳ．ＳＶＭ）的流型识别方法。该方法首先采 用经验模态分解将气．液两相流压差波动信号分解为多个平稳的固有模态函数之和，并形成初始特征向量矩 阵；对初始特征向量矩阵进行奇异值分解，得到矩阵的奇异值，将其作为流型的特征向量，根据ＬＳ．ＳＶＭ分 类器的输出结果来识别流型。对水平管内空气．水两相流４种典型流型进行识别，结果表明，与神经网络相 比，该方法具有更高的识别率和识别速度。 关键词：流型识别；经验模态分解；奇异值分解；最小二乘支持向量机 中图分类号：０３５９．１ 文献标识码：Ａ
１ 引 言
压差波动信号包含流型的大量信息，被广泛 应用于流型的研究［１－７］。由于两相流介质问存在随
机、多变的相界面，致使两相流的流型不仅多种 多样，其变化也带有随机性，给流型识别带来困
难。近年来，Ｈｕａｎｇ Ｎ Ｅ提出了一种新的时频分析
方法——经验模态分解（Ｅｍｐｉｒｉｃａｌ Ｍｏｄｅ Ｄｅｃｏｍ— ｐｏｓｉｔｉｏｎ，简称ＥＭＤ） Ｊ。该方法是一种自适应的
信号分解方法，适用于非平稳、非线性过程。基
于经验模态分解方法的两相流流型识别的研究受 到许多研究者的关注，已有学者进行了理论和试
验研究 Ｊ。支持向量机（Ｓｕｐｐｏ￣Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ，
ＳＶＭ）是一种基于结构风险最小化原则的新的模 式识别方法，克服了传统神经网络在拓扑结构的
第４７卷第１１期
２０１３正１ １Ｂ 原子能科学技术
Ａｔｏｍｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．４７，Ｎｏ．１１
ＮＯＶ．２０１３
矩形通道高宽比对两相流动阻力和
流型关系的影响
闫超星，阎昌琪 ，孙立成，幸奠川，王 洋
（哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨１５０００１）
摘要：在可视化观察的基础上，实验研究了矩形通道高宽比对两相流动阻力和流型关系的影响。实验选
择了３种通道尺寸的实验段，截面宽度相同，全部为４３ ｍｍ，高度分别为１．４１、３和１０ ｍｍ，根据受限因
子Ｃ。，前两个实验段属于窄通道，第３个属于常规通道。实验结果表明：高宽比不同时，随着气相流速的
增加，通道内两相流动压降呈不同的变化趋势。对于１０ ｍｍ通道，低气相流量时重位压降占主要成分，
而对于１．４１ ｍｍ和３ ｍｍ通道，摩擦压降占主要成分；随着气相流量的增大，总压降中摩擦压降的比例
也增大；对于１０ ｍｍ矩形通道，可利用压降变化规律确定搅混流的发生范围
关键词：矩形通道；高宽比；阻力特性；流型
中图分类号：ＴＬ３３４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００—６９３１（２０１３）１１－１９９３－０５
ｄｏｉ：１０．７５３８／ｙｚｋ．２０１３．４７．１１．１９９３
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ ｏｎ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｆｌｏｗ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ Ｆｌｏｗ Ｒｅｇｉｍｅ ｏｆ Ｔｗｏ。ｐｈａｓｅ Ｆｌｏｗ
ｉｎ Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ
ＹＡＮ Ｃｈａｏ—ｘｉｎｇ，ＹＡＮ Ｃｈａｎｇ—ｑｉ ，ＳＵＮ Ｌｉ—ｃｈｅｎｇ，ＸＩＮＧ Ｄｉａｎ—ｃｈｕａｎ，ＷＡＮＧ Ｙａｎｇ
（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
第５８卷第３期 ２００７年３月 化 工 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ 学 报 ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ） Ｖｏｌ＿５８ ＮＯ．３ Ｍａｒｃｈ ２００７
基于Ｈｉｌｂｅｒｔ・Ｈｕａｎｇ变换和支持向量机的
油水两相流流型识别
马龙博，张宏建，周洪亮，贺 庆 （浙江大学控制科学与工程学系，工业控制技术国家重点实验室自动化仪表所，浙江杭州３１００２７）
摘要：针对油水两相流的测量难题，利用文丘里管对水平管内油水两相流流型进行了研究。基于差压波动信号， 提出了Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换与支持向量机相结合的流型识别方法。首先计算差压波动信号的均方根，并对其进行 归一化处理后作为表征流型的特征向量之一；然后对差压信号进行Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换，利用经验模态分解后的 多分辨率特征，提取第一层和第二层的能量比作为表征流型的另外两个特征向量；最后利用训练好的支持向量 机进行流型识别，对分层流型及分散流型取得了较好的流型识别效果。如果将流型识别与推导得到的文丘里油 水两相流流量测量模型相结合，可以较好地实现油水两相流的流量测量。 关键词：油水两相流；文丘里管；Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换；支持向量机 中图分类号：ＴＱ ０２２．１２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：０４３８—１１５７（２００７）０３—０６１７一Ｏ６
Ｆｌｏｗ ｒｅｇｉｍｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ—ｗａｔｅｒ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ
ｆｉＯＷ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＨＨＴ ａｎｄ ＳＶＭ
ＭＡ Ｌｏｎｇｂｏ，ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇｊｉａｎ，ＺＨＯＵ Ｈｏｎｇｌｉａｎｇ，ＨＥ Ｑｉｎｇ
（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ
