【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水平气液两相流可视化领域，尤其是一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法。
技术介绍
1、弹状流作为水平气液两相流一种常见的流型，其中气相和液相主要以大气弹和液塞的形式交替出现在水平管内。然而，由于流速、压强、重力等因素的影响，气相分布通常呈现出不规则的形状，随机的大小和分布，这对于获取井筒内的流体分布信息和可视化构成了极大的挑战。
2、弹状流的随机性和复杂性使得准确获取管径截面的流体分布成为一项复杂的任务，目前，常用的方法是利用声、光、电等传感器技术获取管径截面的流体分布信息。然而，为了尽可能不干扰管道内的流体流动，在实际应用中，这些传感器往往存在一定的测量盲区，对于这些缺失的信息常采用插值方法进行补全，从而实现对管径截面的全面监测，因此，插值方法的选择对于提高流体流动数据的精度和全面性至关重要。目前提出的大部分空间插值算法主要考虑的是空间资源的分布情况预测，对于井筒截面的插值则适用性较差。因此，综合考虑水平气液两相流弹状流可视化影响因素，亟需研究一种适用于气相呈不规则分布的可视化插值方法。
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是提供一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法。实现对水平管内气液两相流弹状流相态分布的监测，可以综合考虑了水平气液两相流弹状状流的相态分布特点，以实现对流体分布的准确监测和可视化。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法，包括步
3、步骤1：利用阵列传感器获取水平气液两相流弹状流流场信息；
4、步骤2：对获取的流场信息进行归一化预处理，并整合成已知像素点；
5、步骤3：设计适用于水平气液两相流弹状流克里金插值的优化距离因子dij，并以此对已知像素点两两计算距离；
6、步骤4：设计适用于水平气液两相流弹状流克里金插值的空间相关性系数γ，并以此对未知像素点与已知像素点两两之间计算空间相关性系数值γi0和γij；
7、步骤5：利用空间相关性系数γi0和γij确定截面每个已知像素点对未知像素点的权重系数λi；
8、步骤6：利用权重系数λi对水平气液两相流弹状流未知像素点进行插值计算；
9、步骤7：通过插值结果进行截面流场分布可视化成像。
10、本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤3具体步骤为：充分考虑重力、液相粘度因素的作用，气液两相在管内有分离趋势，水平方向上距离的影响大于垂直方向，流体的粘度会使管壁产生黏附，设计优化距离因子dij具体为：
11、
12、式中，(xi,yi)和(xj,yj)分别为两个已知点或一个未知点一个已知点的坐标，(xc,yc)为测量管截面圆心坐标，r为管截面半径，λ1，λ2为距离权重系数；
13、通过模拟弹状流流动，截取井筒部分截面图片，根据每张图片确定阵列传感器内每一传感器状态，通过选取不同比例的距离权重系数λ1，λ2验证距离因子在管壁和水平、竖直方向的优化程度，并进行简单克里金插值成像，同时采用结构相似性系数ssim评价不同权重系数的图像还原效果，对权重系数进行优化；ssim计算方式如下：
14、
15、式中，μx和μy分别为两张图像在窗口内数据的均值，σx和σy分别为两张图像在窗口内数据的方差，σxy表示两张图像在窗口内数据的协方差，l是像素值的动态范围。
16、本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤4具体步骤为：通过考虑管道测量截面内任意一点都必须与某个已知点存在一定的相关性，并且相邻两个已知点中间的点应该与这两个点具有高度相关性，应用经验相关性系数对空间相关性系数γ进行设计，其中应用经验相关性系数为：
17、
18、式中，si为样本点编号，n为承兑样本点(si,sj)的数量，δh为样本点跨度，利用经验相关性系数对传感器数据进行迭代后，确定相关性系数γ如下：
19、
20、式中，r为变程，能够通过不同工况传感器实际获取数据进行拟合确定。
21、本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤5具体为：利用式(1)计算已知像素点到未知像素点之间的优化距离因子di0和俩个已知像素点之间的优化距离因子dij然后分别带入拟合确定的式(4)得到γi0和γij，将已知点到已知点之间的空间相关性系数γij和未知点到已知点之间的空间相关性系数γi0分别带入如下矩阵形式方程进行求解得出权重系数λi
22、
23、本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤6具体步骤为：利用权重系数λi和对应的已知像素点值zi带入如下方程对未知像素点进行插值计算：
24、
25、由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：通过创造性的设计优化距离因子dij空间相关性系数γ可以有效解决传统插值成像方法对水平管剖面内气相呈连续且不规则分布的气液两相流可视化效果不佳问题。使在插值计算过程中更加精准，最终的可视化效果更好。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法，其特征在于：包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法，其特征在于：步骤3具体步骤为：充分考虑重力、液相粘度因素的作用，气液两相在管内有分离趋势，水平方向上距离的影响大于垂直方向，流体的粘度会使管壁产生黏附，设计优化距离因子dij具体为：
3.根据权利要求1所述的一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法，其特征在于：步骤4具体步骤为：通过考虑管道测量截面内任意一点都必须与某个已知点存在一定的相关性，并且相邻两个已知点中间的点应该与这两个点具有高度相关性，应用经验相关性系数对空间相关性系数γ进行设计，其中应用经验相关性系数为：
4.根据权利要求1所述的一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法，其特征在于：步骤5具体为：利用式(1)计算已知像素点到未知像素点之间的优化距离因子di0和俩个已知像素点之间的优化距离因子dij然后分别带入拟合确定的式(4)得到γi0和γij；将已知点到已知点之间的空间相关性系数γij和未知点到已知点之间的空
5.根据权利要求1所述的一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法，其特征在于：步骤6具体步骤为：利用权重系数λi和对应的已知像素点值Zi带入如下方程对未知像素点进行插值计算：
...【技术特征摘要】
1.一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法，其特征在于：包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法，其特征在于：步骤3具体步骤为：充分考虑重力、液相粘度因素的作用，气液两相在管内有分离趋势，水平方向上距离的影响大于垂直方向，流体的粘度会使管壁产生黏附，设计优化距离因子dij具体为：
3.根据权利要求1所述的一种优化克里金插值水平气液两相流弹状流可视化方法，其特征在于：步骤4具体步骤为：通过考虑管道测量截面内任意一点都必须与某个已知点存在一定的相关性，并且相邻两个已知点中间的点应该与这两个点具有高度相关性，应用经验相关性系数对空间相关性系数γ进...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔维航，李绍华，李贺，沈洁男，卓超，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。