[发明专利]基于频率复杂网络的垂直油水相含率测量及验证方法

摘要

一种基于频率复杂网络的垂直油水相含率测量及验证方法：构建频率复杂网络；进行垂直油水两相流参数测量信息计算；绘制平均频率聚集系数、平均频率介数和传递性与含油率线性关系测量图版，实现对垂直油水两相流含油率的测量；根据所绘的测量图版，分析平均频率聚集系数、平均频率介数和传递性与流型演化动力学关系，揭示垂直油水两相流流型演化动力学机制。验证方法是采用多电极分布式电导传感器进行验证。本发明对两相流多电极分布式电导传感器测量信号进行信息融合；多元时间序列频率复杂网络信息融合方法可有效辨识不同油水两相流流型；基于多电极分布式电导传感器的多元时间序列频率复杂网络信息融合方法可获得很好的相含率测量效果。

主权项

一种基于频率复杂网络的垂直油水含油率测量方法，其特征在于，包括如下阶段：1)构建频率复杂网络，包括如下步骤：(1)获得S组等长的反映流体局部流动特征的电压测量信号即多元时间序列，其中S为大于0的整数；(2)对S组等长的反映流体局部流动特征的电压测量信号即多元时间序列进行快速傅立叶变换，对于每个时间序列中的N点序列{x(n)|0≤n<N}，在频率值为f时的离散傅里叶变换(DFT)为：得到相应的频谱图；(3)在频率f下构建复杂网络，以步骤(2)所得到的频谱图中的谱值X_i(f)为节点，其中i为时间序列编号，i＝1～S，即网络节点数与时间序列个数S相同，计算节点i与节点j之间的距离di_j(f)＝|X_i(f)－X_j(f)|,1≤i≠j≤S，然后选取一个阈值ε来确定两个节点之间是否有连边，即：$A_{\mathrm{ij}}\left(f\right)=\left\{\begin{array}{ccc}1,& \mathrm{if}& d_{\mathrm{ij}}\left(f\right)\&le;\mathrm{\&epsiv;}\&CenterDot;\underset{1\&le;i\&NotEqual;j\&le;60}{\max }|X_i\left(f\right)-X_j\left(f\right)|\\ 0,& \mathrm{if}& d_{\mathrm{ij}}\left(f\right)>\mathrm{\&epsiv;}\&CenterDot;\underset{1\&le;i\&NotEqual;j\&le;60}{\max }|X_i\left(f\right)-X_j\left(f\right)|\end{array}\right.;$(4)改变频率f的值，在不同的频率f下重复步骤(2)、(3)，获得一系列的频率复杂网络；2)进行垂直油水两相流参数测量信息计算，包括如下步骤：(1)设定平均频率聚集系数为：$C=\frac{1}{S}\underset{f=1}{\overset{S}{\mathrm{\&Sigma;}}}C\left(f\right);$(2)设定平均频率介数为：$B=\frac{1}{S}\underset{f=1}{\overset{S}{\mathrm{\&Sigma;}}}B\left(f\right);$(3)设定传递性：即在节点数为N的频率复杂网络中，任意两个节点有相同的邻接点并且这两个节点也相互连接的概率为：$T\left(f\right)=\frac{\underset{i,j,k}{\mathrm{\&Sigma;}}{A}_{\mathrm{ij}}\left(f\right)A_{\mathrm{ik}}\left(f\right)A_{\mathrm{kj}}\left(f\right)}{\underset{i,j,k}{\mathrm{\&Sigma;}}{A}_{\mathrm{ij}}\left(f\right)A_{\mathrm{ik}}\left(f\right)}$则网络传递性定义为：$T=\frac{1}{S}\underset{f=1}{\overset{S}{\mathrm{\&Sigma;}}}T\left(f\right);$3)绘制平均频率聚集系数、平均频率介数和传递性与含油率线性关系测量图版，实现对垂直油水两相流含油率的测量；4)根据步骤3)所绘的测量图版，分析平均频率聚集系数、平均频率介数和传递性与流型演化动力学关系，揭示垂直油水两相流流型演化动力学机制。