基于科氏流量计和PSO-SVM的气液两相流测量研究

科氏质量流量计测量单相流具有很高的精度,但在气液两相流工况下,科氏流量计测量性能下降,质量流量测量误差急剧增加．为减小测量误差和量化气体体积分数,本文对液相质量流量测量量程0～1 000 kg/h的科氏流量计,结合差压变送器,进行了含气率0～30%的气液两相流实验,并设计了基于粒子群优化算法-支持向量机(PSO-SVM)数据驱动的质量流量修正和含气率预测模型．PSO算法提高了模型构建的速度与预测精度．其中,差压可提供流动形态、相含率等信息,是模型的重要输入变量,包含该变量构建的模型对质量流量修正的相对误差为±1.5%,预测含气率的绝对误差为±3%．由于差压变量需外接差压变送器获取,存在安装不便、空间受限的问题．为实现一体化测量,利用科氏流量计自身动态信号来替代差压变量,并保证模型精度在可接受范围内．结合实验数据分析,设计了另外一种去除差压变量、输入变量完全基于科氏流量计自身信号的两相流测量模型．采用质量流量测量值方差替代差压,修正质量流量,对含气率预测设计了两级SVM模型,将质量流量修正的绝对偏差作为含气率预测模型的输入,以替代差压．结果显示,该模型对质量流量修正后的相对误差为±2%,...     

圆柱齿轮流量计的误差特性

在对VC 0.2型圆柱齿轮流量计结构设计的基础上,综合考虑流量计泄漏、测量介质特性和流量计使用条件等影响流量计误差特性的因素,通过理论计算和仿真分析,得到了被测油液运动黏度、压力损失等因素以及不同使用条件对齿轮流量计精确度的影响.将理论计算、模型仿真结果与流量计出厂试验结果对比发现:利用理论计算的方法对流量计测量误差进行估计有一定局限性,只适用于高黏度油液测量;而模型仿真结果与流量计试验结果较符合,其相对误差在0.5%上下浮动.利用仿真模拟试验的方法得到了VC 0.2型圆柱齿轮流量计测量不同黏度油液时相对误差的具体数值.     

复杂条件下多普勒流量计监测效果分析及关键影响因素试验研究

多普勒流量计在我国排水管道流量的测定中得到越来越多的应用，但是实际排水管道普遍存在阻塞、满水等情形，给多普勒流量计的现场使用造成困难。文章基于室内全尺寸排水管道试验平台对复杂条件下的多普勒流量计监测效能进行评估，通过安装一系列挡板模拟不同的管道阻塞程度，在入流量已知的条件下通过误差分析发现流速是影响多普勒流量计监测效果的主要因素，而低流量和严重管道阻塞会导致流速监测准确性下降；利用管道自由恒定出流的实测液位数据拟合多种液位-流量关系模型，基于信息准则对模型进行优良性评价。结果表明：二次多项式为该试验条件下的最佳模型；通过不同流量工况下的水力要素实测值分析管道阻塞时的液位-流量变化规律，为复杂工况下管内液位-流量模型的建立提供了参考。     

积分滤波非线性拟合科氏流量计驱动系统改进

稳定振动的流量管保证着科氏流量计流量测量的准确性,而维持流量管振动的关键是流量计驱动系统。针对科氏流量计模拟驱动电路起振速度慢、受随机干扰影响振动不稳定问题,研发基于积分滤波非线性拟合法改进驱动系统。改进驱动系统采用积分滤波方法削弱传感器信号中随机干扰,应用非线性拟合法对积分信号进行频率估计,然后合成驱动信号驱动流量管振动。改进驱动系统中积分滤波可以有效抑制随机干扰,非线性拟合法考虑信号整体不受个别采样信号影响,提高频率测量精度与增强振动稳定性。仿真实验表明,基于积分滤波的非线性拟合法具有较高的频率测量精度,适用于流量计起振频率估计与振动频率监测。实际改进驱动系统测试表明,改进驱动系统提高了流量计起振速度,增强振动稳定性。     

基于三次样条函数的马斯京根参数估计方法

首先利用三次样条插值函数拟合河道上游断面入流和下游断面出流过程,然后应用最小二乘原理进行马斯京根流量演算系数的最优估计.这种数学估计方法克服了传统试错法人为因素的不确定性,也提高了单纯使用最小二乘法估计流量演算系数的精度,并且为下游断面出流过程提供了不同时间步长的出流信息.该方法具有确定模型流量演算系数速度快、精度高和求解唯一性等特点,在实际河道流量演算中取得了较好的应用效果.     

基于ITI-SIM软件的流量计仿真(英文)

应用功率流理论进行液压系统状态监测和故障诊断的关键是流量的无扰动测量 .基于ITI-SIM软件平台 ,进行了无扰动流量计的建模和仿真 ,并把模型运用于液压传动回路 .运算结果表明 ,这种流量计基本消除了对流体的扰动 ,可以实现无扰动测量     

基于函数链神经网络的管道煤气流量计量系统

在管道煤气计量系统测量中引入管道煤气相对湿度修正,并采用湿度传感器转换相对湿度信号,利用函数链神经网络对管道煤气工况温度下所对应的水蒸汽饱和压力进行拟合,得到基于函数链神经网络的管道煤气流量计量模型和在线计量系统,从而大大简化管道煤气流量计量软件,在流量计设计范围内实现管道煤气流量实时在线计量.实际应用结果表明,该计量系统测量管道煤气流量误差小于0.7%.     

玻璃转子流量计检定前调与后调流量的对比分析

玻璃转子流量计在检定过程中,因调节气体流量的方法不同会直接影响检定结果的准确度.针对这一问题,采用氧气、二氧化碳2种气体分别作为栓定介质,利用容积法对玻璃转子流量计分别采用前调与后调流量的方法进行对比实验.根据实测实验数据进行分析研究,证实了对气体流量的调节采用后调流量的方法,可使检定误差大大减小,因而进一步提高了检定...     

电磁流量计矩形波励磁的信号模型研究

由于传统矩形波励磁模型未兼顾传感器磁路系统和励磁系统的影响,忽略了信号采样过程,因而无法建立符合实际的矩型波励磁流量信号模型。基于励磁电流的一般方程,提出了一种矩形波励磁模型,该模型建立了磁感应强度与磁路系统、励磁系统的数学关系,进而量化了微分干扰和同相干扰。在该励磁模型基础上,模拟电磁流量计对实际信号的采样过程,进一步提出了矩形波励磁的流量信号模型,并给出了模型参数的辨识方法。从流量信号仿真、模型基本参数辩识、零点漂移预测及基本误差估计4方面进行模型验证。仿真与实验结果表明,在DN50传感器上,其零点漂移预测的最大误差为1．48 mm／s,基本误差估计的最大偏差为0．270％。     

带离散辅助协变量的AFT模型的B-J估计

为处理协变量随机缺失的AFT模型的参数估计问题,首先利用离散辅助协变量对缺失的协变量进行了插补,再结合Buckley-James方法提出了带辅助信息的AFT模型的一种参数估计方法.此方法作为B-J估计在不完全协变量情形下的一个推广,无须指定模型误差项的分布,在应用上有一定的便利性.数据模拟表明:此方法具有较好的估计效果.     

Simulation study and function analysis of the dynamic aortic valve

The dynamic aortic valve (DAV) is a new left ventricular assist device, a micro-axial blood pump implemented at the position of the aortic valve, pumping blood from the left ventricle into the aortic artery. The present dynamic aortic valve operates at 7 different rotation speeds, ranging from 3000 r/min (speed 1) to 9000 r/min (speed 7). Because in vivo experiments need a lot of live animals and take a long period of time, modeling and simulation have been widely used to simulate and analyze hydra-dynamic property of the DAV and its assisting effects. With the measurements from the mock circulatory loop, a mathematic model of the DAV is established and embedded into the previously developed canine circulatory system. Using this model, the effect of the DAV on the failing heart at each rotation speed level is investigated. The vital cardiac variables are computed and compared with in vivo experimental results, which are in good agreement with an acceptable difference mostly 15%. The establishment of the DAV model and its simulation are useful for further improvement of the DAV device.     

A novel intraaortic axial flow pump: dynamic aortic valve

A novel intraaortic axial flow blood pump termed dynamic aortic valve (DAV) was developed as a left ventricular assist device. Implanted at the aortic valve position, it could serve as either a blood pump or a mechanical valve depending on the power input. It has several advantages over traditional axial blood pumps: better anatomic fit and biocompatibility; minimal introduction of foreign materials into the body; stronger resistance to infection; elimination of transcutaneous lines; promotion of the recovery of the failing heart, simpler structure and longer durability. A prototype of DAV was fabricated and tested in a mock circulatory loop. At the maximal output of hydraulic power, the flow rate reached 5 lymin against an afterload of 6.65 kPa. The maximal pressure difference generated by DAV at a rotation rate of 12000 r/min was 10.64 kPa. The results are encouraging for further investigation on this device.     

特性阻抗的估计与动脉系统的建模

考察了不同模型下不同方法对特性阻抗的估计．理论分析与计算结果表明：直接频域估计算法，适用于输入阻抗在某一频率以上呈现模值与相位基本平坦的情况，否则，频率范围不同，将导致估计结果差异很大．直接时域估计算法，导致对特性阻抗的低估．模型参数优化估计算法，估计结果依赖于模型结构与真实系统的近似程度，与三元Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ模型相比，单管复负载模型更适于进行特性阻抗的估计     

用晶格Boltzmann方法模拟动脉分叉流场

简要介绍了晶格Boltzmann方法(LBM),它是模拟流体流动以及为复杂物理现象建模的一个新工具,比传统的数值模拟方法有许多独特的优点,特别是在处理复杂边界方面.并应用LBM对动脉分叉的流场在不同雷诺数情况下进行模拟,给出了速度、剪切应力和压力在分叉处的分布,并且分析了分支管内流体分离区的存在.流体在分离区内几乎处于停滞状态,剪切率非常小,容易在此处形成动脉粥硬化.     

用于左心室辅助的φ25mm主动脉瓣膜泵

研制出能够满足解剖和生理要求的心脏瓣膜泵．装置只有一个定子和一个转子,装置内没有轴承或其他支承物．叶轮叶片采用三元解析方法设计,可以防止滞流和紊流的产生．装置最大处的直径为24．7mm,长12．4mm;装置重40g,转子重11g;当转速为15000r／min时消耗功率为7W,血动力学测试试验表明,流经瓣膜泵的最大流量可达10L／min,0流量时对应的输出压力为80mmHg;当流量为4～8L／min时,瓣膜泵能增加循环流量约1L／min,提高输出压约10mmHg;由离心泵产生的搏动血流在经过瓣膜泵以后压力搏动值保持在40mmHg左右、以一头80kg重的猪进行首次受体动物试验,将瓣膜泵缝在主动脉进口位置,结果表明装置的植入对周围的组织和器官不会造成损害．     

叶轮血泵及其体外模拟试验

提高血泵的使用寿命和防止血栓生成是人工心脏研制中的难题，因而研制了一种具有滚动轴承和洗涮系统的耐久性血泵．同时，为进一步研究血液动力学机制，制作了一套血液循环模型，测试了心室辅助装置的性能．试验结果表明，血泵的工作寿命得到延长，洗涮系统能防止血栓生成，血泵能满足临床生理所需的流量、压力要求，为进一步完善血泵和进行动物实验、临床应用提供依据．     

人体上肢血管系统建模及仿真

为了探讨人体动脉脉搏波中所蕴涵的血流动力学信息,从而预测人体生理病理状态。根据Windkessel模型理论,将血管等效为许多小的串联的弹性管道的模型,建立了一个上肢血管系统的电网络模型。采用Matlab中的Simulink/Simpowersystem模块构建该上肢电网络模型进行仿真试验,对动脉脉搏波进行动态模拟。鉴于高血压和动脉硬化等疾病主要体现在心血管动力学参数的变化上,分析研究了血流动力学参数中外周阻力和血管顺应性对脉搏波的影响。仿真结果与生理实际系统相符,表明该模型具有一定的实用性和有效性。     

基于双弹性腔的左心循环系统的建模与仿真

揭示循环系统的生理病理机制,建立左心与动脉系统耦合的动力学电路模型.用状态变量分析法建立左心循环电路模型的数学模型,利用Matlab/Simulink工具对这一数学模型进行建模仿真,并用图形用户接口(GUI)界面进行参数输入.最终得到左心室容积、左心室压力、左心房压、主动脉压和主动脉血流的时间曲线,主要的特征数据和波形曲线与实际的生理情况相符.     

MEM在铁路UM2000轨道电路信号接收中的应用

最大熵法(MEM)是一种常用的现代谱估计法,它与经典谱估计法相比,分辨率比较高.UM2000是法国应用于高速铁路中的一种数字编码轨道电路,其信号特点是频率间隔比较小,所以要求其频谱的分辨率高,同时实时性要好.本文研究了用MEM在UM2000轨道电路信号分析中的应用.     

基于子空间法的主动脉压力脉搏波重建

有创测量中心主动脉压力波形(central aortic pressure waveform， CAPW)存在一定的风险且花费较大.通常用外周动脉压力波形(peripheral arterial pressure waveform， PAPW)来代替CAPW，而PAPW与CAPW有差异性.虽然盲系统辨识方法能够实时重建与动态辨识中心主动脉压力波形，但该方法在模型定阶上还需改进，因此本文提出了基于Hankel矩阵的秩定阶结合子空间方法用外周动脉压力波形重建中心主动脉压力波形.临床数据验证算法的结果表明，实测的与估计的CAPW的均方根误差约为5.87mmHg，波形匹配度约为74.70%;动物数据进一步验证算法，结果表明实测的与估计的CAPW的均方根误差约为8.82mmHg，波形匹配度为54.57%.实验验证了该方法的有效性.