红外阵列非接触计量原奶气液两相流

发布时间：2019-01-30 21:15

【摘要】：研究以微管内流动的原奶气液两相流作为研究对象,提出一种红外阵列非接触原奶气液两相流的方法用于识别和计量原奶,分别建立了圆柱形微管内的原奶气液两相流动态模型以及矩形微管内的原奶气液两相流动态模型,分别设计了仿真实验平台和原奶生产现场实验平台并进行了实验,采用时域到频域变换、计算阵列互相关度综合分析原奶气液两相流非平稳随机信号,并采用高速摄影机捕捉微管内原奶气液两相流图像作为辅助分析,采用了小波包时频变换用于红外阵列中的噪声信号,并根据红外阵列采集到的信号实现了微管内3D流型重建。根据对红外阵列信号分析结果表明：非牛顿原奶气液两相流微管内流动过程中频谱能量会随流速增加整体向高频段迁移,并由低频单一谱峰渐变为高频双谱峰。实验获取8组有效奶牛产奶量,结果表明红外阵列计量数值与实际流量值波动曲线符合度较高,互相关性较强,表明在红外阵列非接触方法初步实现了计量矩形微管内原奶气液两相流中的原奶。研究中所设计的红外阵列电路与接触式压电电路相比,红外阵列非接触方法可以无损检测和提取原奶气液两相流动信息,可以最大限度降低对流型的干扰。本研究所提出的理论和所做实验为今后深入揭示非牛顿原奶气液两相流的形态转变机理、流型类型划分划分、流型演变、原奶生产线红外阵列非接触精确计量流量等研究做出有益尝试。
[Abstract]:An infrared array non-contact gas-liquid two-phase flow method was proposed for identification and measurement of raw milk. The gas-liquid two-phase flow model in cylindrical microtubules and the gas-liquid two-phase flow state model in rectangular microtubules are established respectively. The simulation experimental platform and the field experimental platform for raw milk production are designed and tested. Using the time-domain to frequency-domain transform, the array correlation degree is calculated to analyze the non-stationary random signals of the two-phase flow in the raw milk and liquid, and the image of the two-phase flow in the microtubule is captured by a high-speed camera as the auxiliary analysis. Wavelet packet time-frequency transform is used for the noise signal in infrared array, and 3D flow pattern reconstruction in microtubules is realized according to the signal collected by infrared array. The results of infrared array signal analysis show that the spectrum energy shifts to the high frequency band with the increase of flow velocity during the flow process of non-Newtonian raw milk gas-liquid two-phase flow microtubules, and gradually changes from the low frequency single spectrum peak to the high frequency double spectrum peak. The milk yield of 8 groups of effective dairy cows was obtained. The results showed that the fluctuation curve of infrared array measurement value and actual flow value was in good agreement with each other, and the correlation between the measured value and the actual flow value was strong. It is shown that the raw milk in the gas-liquid two-phase flow of raw milk in rectangular microtubules has been preliminarily realized by the non-contact infrared array method. Compared with the contact piezoelectric circuit, the infrared array non-contact method can detect and extract the two-phase flow information of the raw milk, and minimize the interference to the flow pattern. The theory and experiments presented in this study will reveal the mechanism of morphological transformation of non-Newtonian raw milk gas-liquid two-phase flow, the classification of flow patterns, and the evolution of flow patterns in the future. The research on infrared array non-contact accurate measurement of flow rate in raw milk production line is a useful attempt.
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS252.1;O359.1

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本文编号：2418533