Soft measurement of oil–water two-phase flow using a multi-task sequence-based CapsNet

流量(数学) 块(置换群论) 计算机科学 非线性系统 任务(项目管理) 两相流 算法 人工智能 模拟 工程类 数学 几何学 量子力学 物理 系统工程
作者
Lei OuYang,Ningde Jin,Landi Bai,Weikai Ren
出处
期刊:Isa Transactions [Elsevier BV]
卷期号:137: 629-645 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.isatra.2022.12.007
摘要

Flow parameters measurement facilitates the understanding of two-phase flow. Due to the changeable structures of the flow, the prediction of superficial velocity of oil–water two-phase flow in large diameter pipes is still a challenging problem. Therefore, we first conducted a vertical upward oil–water two-phase flow experiment in a 125 mm ID pipe, and obtained the response signals under different flow conditions by a vertical multi-electrode array (VMEA) conductance sensor. Then, new data pre-processing (1D to 2D) techniques and information fusion techniques (network channels) are employed. Moreover, the front-end structure of the network is optimized using a combination of attention block and residual structure, and the middle structure is optimized using inception block; on the other hand, the back-end structure of the original capsule network is innovatively changed so that it can handle both the flow pattern classification and superficial velocity prediction tasks. The dynamic routing algorithm has also been improved to speed up model training. Extensive experiments validate the effectiveness of the improved modules. Finally, we compare the proposed network with its variants and other competing networks. The better performance results show that our multi-task sequence-based CapsNet has great potential for dealing with high-dimensional, time-varying and nonlinear problems in multiphase flow.

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