基于多尺度谱熵的气液两相流型动力学特性分析

为了准确分析气液两相流流型的复杂性及其动力学行为,通过计算多尺度谱熵,从频域的角度分析气液两相流在各个尺度下的复杂性及动力学特性。首先分析了几种典型信号的多尺度谱熵特征,并验证了多尺度谱熵算法的可行性以及对噪声的鲁棒性,在此基础上计算了气液两相流泡状流、塞状流及弹状流3种典型流型的多尺度谱熵值,分析了流型频域复杂性演变规律以及相应尺度下的动力学特性。实验结果表明:具有随机性的泡状流的多尺度谱熵最高;而塞状流由于气塞与液塞的交替运动导致多尺度谱熵最低,弹状流的多尺度谱熵居于泡状流和塞状流之间。在第1至第4尺度,3种流型的谱熵变化迅速,且塞状流的谱熵值与弹状流接近,反映出3种流型的微观动力学特性;而在第4尺度后3种流型的谱熵值波动较小,反映出各个流型的宏观特性。因此,多尺度谱熵可定量刻画气液两相流型的频域复杂性,谱熵的变化可以很好的指示流型动力学行为的演变,有助于进一步理解流型演化机理;此外,多尺度谱熵相较传统的时域熵分析方法,计算速度快,计算复杂度低,为两相流流型在线识别及信息的即时处理提供一种新途径。