Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

76 страниц

471.00 ₽

Купить РД 39-30-857-83 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Руководство посвящено разработке методов контроля и регулирования работы трубопроводов, представляющих собой сложные системы. Рассмотрены вопросы расчета трубопроводов, транспортирующих различные гетерогенные системы с учетом проявления неньютоновских свойств - реологических и гидродинамических параметров транспортируемых сред. В методике подробно изложены вопросы обоснования и выбора моделей при гидравлических и тепловых расчетах трубопроводов с учетом адаптационных методов классификации и распознания объектов на основе самоорганизующихся моделей.

 Скачать PDF

Оглавление

1 Определение степени значимости факторов, влияющих на исследуемый процесс

2 Применение классификационных методов к вопросам прогнозирования характеристик потоков

3 Дискриминантный анализ для выбора расчетных формул по определению гидравлических и релаксационных характеристик сред

4 Диагностирование адекватности выбираемых моделей гидравлического и теплового расчетов трубопроводов

5 Литература

Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВНИИСПТнефть

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ПО ОБОСНОВАНИЮ И ВЫБОРУ МОДЕЛЕЙ ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ РАСЧЕТАХ

ТРУБОПРОВОДОВ РД 39-30-857-83

1984

Министерство нефтяной промышленности

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СВОРУ, ПОДГОТОВКЕ И ТРАНСПОРТУ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

(ВНИИСПТнефть)

утверждено

первый заместителем министра нефтяной промышленности В.И.Игревским 12 января 1983г.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ПО ОБОСНОВАНИЮ И ВЫБОРУ МОДЕЛЕЙ

ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ и тепловых расчетах ТРУБОПРОВОДОВ

РД 39-30-857-83

1984

ставятся потенциальные Функции /Г и А


(2.1)


где /у - число экспериментов по обучающим точкам (/У * 3),

IgA с* LgHe с* IgRe *\LgAJ* Lg Не*, 1$ ве - нормировочные коэффициенты, взятые как средние, LgA^ ОдНе?\1дЯв£'    признаки

экспериментов обучающих точек.

2. Выбор коэффициентов , <ХНе , о(производится исходя из информативности каждого параметра ( А , Не ,Ре >. Информативность подсчитывается по мере Кульбака (см.гл. I). Параметры в порядке информативности располагаются следующим образом: А , Не , РеК 7\ -3,2; 7Ht « 2,7; 7ца - 1,0). Коэффициентам & условно придаются следующие значения:


a

Ж


Же.


Л&£-


Я+Ь+Z*' *~7лЖЖ


* -не 'ее    •'л    "не    'Не    -'A    ■•'fo    "На

откуда, исходя иэ относительного вклада информативности каждого на рассматриваемых факторов, имеем 0(л - 0,46;    *    0,39;    0,14    ,

3. Проведение численны* расчётов а) Вычисляются нормировочные коэффициенты:


it ’йф! ~т i ^ •: ^Не ;

/ ^

1двет~3.993;1дАс~/,320; LgHe9-4079; LgPeС*~Ц$97 .


II

б) Для проведения распознавания или экзамена выбирается, на-пример, I -й эксперимент. Признаки этого эксперимента

IgA- -1,502; LgHe- 5,487; 1дйеш 4,210, вычисленные нормировочные коэффициенты (п.а) и коэффициенты 0(

(в.2) подставляются в (2.1) и (2.2).

Если распознавание проводится на уровне точности 0,01. то вычисление показателей экспонент в (2.1), (2.2) следует проводить е точностью до 0,01, так как дальнейоие уточнения не сказываются на результатах вычисления потенциальных функций с точностью до

0M(e*p(-CtOOj/x exp(-0,0*) = 0,99).

Для распознавания выбранного (1-го) эксперимента знамения потенциальных функций подучились следующими:

КТш 2,96;    Дс-    2,92    .

Здесь /ТГ> /ТС .Следовательно, выбранный (I-Й) эксперимент

С

относится к турбулентной области течения. В результате экзамена по оставшимся 33 экспериментам (соответственно 16 из области турбулентного течения и 17 из структурной области) правильно распознались 28 экспериментов, что составляет 86 % распознавания (100 % для турбулентной области и 75 % для структурной (табл. 3).

Пример 2.2

Применим метод потенциальных функций для диагностирования коэффициента гидравлического сопротивления трубопроводов, по которым транспортируется газонефтяная смесь на основе данных работы [_13] . В качестве потенциальной функции а данном примере взята зависимость вида

-llfi+crfffx. у)),    (2.з,

-А.    /К*.у).    ft -yj '

Л - число параметров, характеризующих данный объект;

<Х-С0Л$1 >0 .

12

Основнши входными параметрами выбирались IV - скорость газонефтяной смеси в трубопроводе, т - содержание воды в ходкой фазе, j5 - газовое число, ]} - диаметр трубопровода.

Таблица 3

Номер

опыта

„Т ! П 1

пс

(Эффект ! Номер ! t 1 опыта !

ГТ

с

| Эффект

I

2,96

2,92

+

21

2,17

2,20

. -

2

2,90

2,91

22

2,36

2,41

3

2,99

2,89

23

2,51

2,57

О»

4

2,99

2,86

+

24

2,66

2,72

-

5

2,99

2,89

+

25

2,71

2,79

-

6

2,99

2,90

4>

26

2,73

2,83

-

7'

2,99

2,68

+

27

1,97

2,01

-

8

2,99

2,90

28

1,94

1,98

*

9

2,92

2,90

29

2,07

2,12

*■»

10

2,99

2,91

+

30

2,17

2,26

-

II

2,99

2,91

+

31

2,38

2,49

*

12

2,99

2,91

32

2,60

2,71

О»

13

2,99

2,90

33

2,71

2,87

ш

14

2,99

2,90

+

34

2,94

2,91

15

2,99

2,91

35

2,99

2,91

16

2,97

2,91

4-

36

2,99

2,91

17

2,99

2,90

+

37

2,99

2,91

16

2,99

2,91

+

38

2,97

2,91

19

2,99

2,91

4-

39

2,94

2,96

-

20

2,99

2,93

40

2,94

2,95

ш

Разделение на классы производилось по величине гидравлического сопротивления Л сведущим образом:

I класс 0,03    <    0,30;

П класс 0,30 < Л < 0,60;

В класс 0,60 < Л < 0,0О

Для решения использовались 266 вкспериментов, из которых 152 были взяты для обучения.

В результате обработки вхзаменационных экспериментов методом потенциальных функций получено BI * верного распознавания.

13

2.2. Метод главных компонент

При выявлении характерных областей режимов течения важно проводить диагностирование по возможности по меньшему числу зависимых признаков. Это может быть достигнуто применением одного из методов распознавания образов - метода главных компонент.

Главные компоненты - это линейные комбинации статистических величин, характеризующиеся тем, что их нормированные линейные комбинации располагаются в порядке убывания дисперсии.

Метод главных компонент заключается в таком линейном преобразовании п случайных величин Ху|..., в новый набор случайных величин Zi ....»    * который сделал бы их независимыми и располо

с


жил в порядке убывания дисперсии. Число главных компонент равно числу признаков, однако несколько первых главных компонент учитывают всю долю изменения f3j .

Пример 2.3.

В примере 2.1 была показана возможность диагностирования характерных областей течения по параметрам А , Не % Re • Дм уменьшения числа зависимых признаков можно использовать метод главных компонент. Для этого строятся главные компоненты по параметрам:

I) AfHe,Rt ;    2) А,Ие ; 3) A, Re ; 4) Ms, Re .

Ни», приводится полная схема построения главных компонент.

Имеется 40 наблюдший (табл. 2): N - 40, /7 -/К -1-39. Каждое наблюдение состоит из 3 измерений ( А , Не , Re ).

0,1304

0,2304

0,0045

В результате вычислений по данным табл. 2 подучается следующей ковариационная матрица:

-0,1111

0,0045

0,1024

Для нахождения первой главной компоненты применяем метод последовательных приближений, вычисляя последовательно произведение

и!


V ч


г == 5 Z.

Принимается начальное приближение в виде

/ I


(О)


0

1


вычисляется произведение / 0,2604

J 0,1304

\ -О, ИИ


Г'


0,1304

0,2304

0,0045



0,1490, 0,1349, -0,0067.



Этот вектор нормируется по формуле


Г


Н


В результате получается первое приближение

0,7406 '

0,6705 -0,0432

Аналогично вычисляется произведение и нормируется вектор Z В результате последовательных приближений на 8 шаге с точностью до 0,0001 получаются постоянные Z .

Этот вектор есть собственный вектор первой главной компоненты / 0,7631 \

8U}~ [ 0,5845

\ 0,2757 у Дисперсия первой главной компоненты будет


«)

at


f>]‘ .уЧ

14

Вычисляется матрица


^-1/ > т


40842+0,31722+0,Н32


0,5289


15

-W

выбирается начальное приближение Z и, аналогично, последовательно находятся Гг и    собственный    вектор второй главной

*

компоненты:

8

-0,3915

0,9847

-0,4334

Ее дисперсией будет

1г ш у 0,04812+0,01312+0,00682 - 0,0506 . '

Вычисляется матрица    а(г)а(2)'

Находятся и    собственный вектор третьей главной компоненты:

(*)

в

/ -0,0096

O.OIbo \ 0,2361

0,03012+0,01812+0,01012 - 0,0134 . Результаты расчетов представляются в виде L- (0,5289, 0,0506, 0,0134) ;

0,7631    -0,3915    -0,0096

В «г    I 0,5845    0,9847    0,0185

.-0,2757    -0,4334    0,2361

• Следует отметить,, что на долю :первой главной компоненты при-

в

ходится 89 % общей дисперсии этих трех измерений. На долю второй компоненты - 9 % и третьей - 2 %. Общая дисперсия есть диагональный элемент ковариационной матрицы. Она равна сумме дисперсий главных компонент:

0,2601+0,2304+0,1024 - 0,5289+0,0506+0,0134 * 0,5929 . Графическая интерпретация результатов наблюдений в системе координат Z4 и 2г для главных компонент Л f Hi , Яб приведена на рис. I. Значения Zi и Z£ вычисляются по уравнениям Z,- 0,7631 IgA +0,5845 l#Hejb,zmLgfa ;

Zt - -0,3915 IgA +о,9в47-0,4334 Lgfe .

16

По параметрам А , ff$ процент ошибки составил 18 % для структурной области и 6 % для турбулентной области, по А * Нс -18 % и 6 %, по //* ,/?£ - 6 % и 35 соответственно.

Рис, I. Графическая интерпретация метода главных компонент

Пример 2.4

Как было показано выве, определяющую роль при диагностировании режимов течения играет коэффициент гидравлического сопротивления А - В связи с этим представляет интерес прогнозирование А при течении неньютоновских систем типа суспензий. При движении суспензий на J влияют такие факторы,как скорость, концентрация твердой фазы, вязкость, плотность суспензии. Для прогнозирования коэффициента гидравлического сопротивления можно использовать метод главных компонент.

В качестве исходных данных были использованы результаты экспериментальных исследований со движению суспензий различной концентрацией твердой фазы. В качестве рабочих сред использовались водонесущая среда и гранулированные частицы полиэтилена с концентрацией от 6 до 34 %. Результаты экспериментов приведены в табл. 4.

SS~! ?W,Kr/ffi V**/* | fl.» [ ^кг/ч.с I A

I !    2 I    3 f 4 f 5    !6


1

2

3

4

5 *6

7

8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20 21 22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34


992,3

991.8

989.0

990.9

983.0

985.7

985.7

981.6

982.0

987.6

977.6

977.5

977.5

977.5

977.5

977.5

977.5

977.5

977.5

974.0

974.6

974.0

974.0

974.0

969.0

969.0

969.0

969.0

969.0

969.0

969.0

969.0

969.0

969.0


2,00

2,39

2,45

2,66

1,61

2.52 4,84

4.93

5.02

5.52 1,04 1,27

1.91 2,08 2,10 2,31

2.49 2,80

3.10

1.93

2.10

3,10

4.02

4.30 1.96 2,00 2,00

2.50 2,60 2,73

3.30 3,80

3.92 4,01


6

6

6

6

10

10

10

10

10

10

15

15

15

15

15

15

15

15

15

18

18

18

18

18

2!

21

21

21

21

21

21

21

21

21


0,00110

O.OOITO

0,00110
0,00110

0,00135

0,00135

0,00135

0,00135

0,00135

0,00135

0,00170

0,00170

0,00170

0,00170

0,00170

0,00170

0,00170

0,00170

0,00170


0,00250 0,00250 0,00250 0,<

0,<

0,<

0,00300


»*<♦!


IKII


0,

0.

0,

0,

0,

0,

0,


♦ KM


Ms.1.1


• KM


0,03525

0,02757

0,02576

0,02419

0,04473

0,02200

0,01590

0,02502

0,02167

0,03666

0,03213

0,03507

0,02381

0,02935

0,03095

0,02791

0,02805

0,02531

0,03048

0,02732

0,03004

0,01885

0,01932

0,02215

0,02365

0,02358

0,02420

0,02180

0,02129

0,01928

0,02051

0,02216

0,01864

0,02779


б

I !

2 1

3 !

4 !

5

35

969,0

5,00

21

0,00300

36

969,0

6,10

21

0,00300

37

965,0

0,94

23

0,00350

за

965,0

1,85

23

0,(

39

965,0

2,50

23

0,i

!Й!Э

40

965,0

2,60

23

0,00350

41

965,0

2,65

23

0,00350

42

965,0

3,42

23

о,<

ПЩ1

43

965,0

3,68

23

0,<

44

965,0

3,73

23

0,00350

45

965,0

3,74

23

0,00350

46

965,0

4,10

23

0,00350

47

963,3

2,10

25

0,00410

48

963,3

2,43

25

0,00410

49

963,3

2,54

25

0,004X0

50

963,3

2,77

25

0,00410

51

963,3

2,90

25

0,00410

52

963,3

3,23

25

0,00410

53

963,3

3,30

25

0,00410

54

963,3

3,75

25

0,00410

55

963,3

5,Х0

25

0,004X0

56.

958,0

0,88

27

0,00475

57

958,0

1,26

27

0,00475

56

958,0

Х,5б

27

0,00475

59

958,0

1,93

27

0,00475

60

958,0

2,02

27

0,00475

61

968,0

2,68

27

0,00475

62

968,0

2,80

27

0,00475

63

958,0

2,95

27

0,00475

64

958,0

3,20

27

0,00475

65

958,0

4,05

27

0,00475

66

958,0

4,96

27

0,00475

67

958,0

4,63

27

0,00475

68

958,0

4,63

27

0,00475

69

958,0

4,67

27

0,00475

70 Точка к

958,0

5,02

27

0,00475

71

958,0

6,13

27

0,00475

0,02830

0,01701

0,03371.

0,02538

0,02202

0,01940

0,01697

0,01740

0,02114

0,02129

0,02073

о;озоз8

0,02522

0,02308

0,02747

0,03335

0,01902

0,02051

0,02735

0,01956

0,05449

0,03907

0,04079

0,02665

0,03041

0,03020

0,02375

0,02522

0,02182

0,02193

0,02462

0,02136

0,0X601

0,02136

0,01738

0,02378

19

I

! 2

! 3

1 4

! 5

! 6

72

953,0

0,89

29

0,00510

0,03131

73

953,0

1,34

29

0,00510

0,03305

74

953,0

3,06

29

0,00510

0,0198©

75

953,0

3,11

29

0,00510

0,02051

76

953,0

3,53

29

0,00510

0,01990

77

953,0

3,93

29

0,00510

0,01846

78

953,0

4,03

29

0,00510

0,02215

79

953,0

4,34

29

0,00510

0,01712

80

953,0

4,67

29

0,00510

0,03130

81

953,0

4,88

29

0,00510

0,02885

82

953,0

5,41

29

0,00510

0,02883

83

949,0

1,33

31

0,00580

0,03277

84

949,0

1,42

31

0,00580

0,02831

85

949,0

1,94

31

0,00580

0,02968

86

949,0

3,98

ЗГ

0,00580

0,01620

87

947,0

4,83

34

0,00650

0,02766

88

947,0

5,45

34

0,00650

0,02206

89

947,0

5,54

34

0,00650

0,01827

Исследуемый объект характеризуется вектором состояния


где р - плотность суспензии, кг/м ;

У ~ скорость потока, м/сек;

А


/Г - концентрация твердой фазы;

~ коэффициент гидравлического сопротивления;

- эффективная вязкость суспензии, кг/м.сек*

Пересчет исходной информации в компоненты Z, и проиэво дится по формулам:

(2.4>

J7 - -0,046^(0+0,188 IgV +0,631^-0,099^ +0,745^

Методическое руководство разработано Всесоюзным научно-исследовательским институтом по сбору, подготовке и транспорту нефти и нефтепродуктов (ВЙИИСПТнефть) под научным руководством академика АН АзССР А. X.Мирзаджанзаде.

Авторский коллектив: Галлямов А.К., Сковородников Ю.А., Саттаров Р.М., Юфян В.А., Мукук К.В., Мамедов А.В., Бахтизин Р.Н., Ризванов Н.Р., Хайбуллин Р.Я., Шамнаэов А.М., Бахииев А.А», Пивоваров В.1\, Васильченко С.В., Фаттахов М.М., Пирвердян Н.А.,

Настоящее руководство посвящено разработке методов контроля и регулирования работы трубопроводов, представляющих собой сложные системы. Рассмотрены вопросы расчета трубопроводов, транспортирующих различные гетерогенные системы (суспензии нефти, нефтепесчаные смеси, нефть с включениями парафина, газожидкостные потоки и др.) с учетом проявления неньютоновских свойств - реологических и гидродинамических параметров транспортируемых сред.

В методике подробно изложены вопросы обоснования и выбора моделей при гидравлических и тепловых расчетах трубопроводов с учетом адаптационных методов классификации и распознавания объектов на основе самоорганизующихся моделей.

Приведены методы диагностирования реологических свойств вязкоупругих нефтей при их движении по трубам.

Методическое руководство предназначено для инженерно-технических работников предприятий нефтяной промышленности, научно-исследовательских институтов и лабораторий, а также для студентов нефтяных вузов.

20

Z« -0,054    40,915    fgV    -О.МЭ^/Г-О.ОЗЗ^Л+Мбб^^ (2,5)

На долю этих компонент приходится 83,1 % выборки по двум первым компонентам общей дисперсии пяти факторов. График, построенный в координатах и Z£, приведен на рис. 2. Анализ полученных результатов показывает, что точки с равными концентрациями лежат на одной прямой и, кроме того, линии равных концентраций параллельны друг другу. Таким образом, имея серию экспериментов для нескольких концентраций в широком диапазоне изменения скоростей, можно, имея одну экспериментальную точку для любых концентраций, прогнозировать коэффициенты гидравлического сопротивления для всех других скоростей исследуемой системы.

Рис. 2. Прогнозирование коэффициента гидравлического сопротивления /\ при движении суспензий методом главных компонент:    ®    -    6    56;    а    -    Ю    56;    ■    -    15    56;    t    -    18    56;

• -21%;    <*    -    23    %;    »    -    25 56;    *    -    29    %;

•- 31 56; х - 34 56

При обработке экспериментальных данных точки с концентрацией 27 % не подверглись обработке методом главных компонент, а служили для проверки вышеизложенной методики. После получения зависимостей

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

Методическое руководство по обоснованию и выбору моделей при гидравлических и тепловых расчетах трубопроводов, РД 39-30-857-83

Вводится впервые

Приказом Министерства нефтяной промышленности от 01,06.83г. № 284 срок введения установлен с 01.06.83г.,

срок действия до 01.06.88 г.

I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЗНАЧИМОСТИ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИССЛЕДУЕМЫЙ ПРОЦЕСС

Расчет трубопроводов, транспортирующих различные гетерогенные системы (нефть с включениями парафина, суспензии нефти, нефтепесчаные смеси, газожидкостные потоки и др.), необходимо проводить с учетом проявления вышеуказанными средами неныотоновских свойств. Поэтому в зависимости от особенностей проявления реологических свойств таких систем пользуются обычно при гидравлических расчетах эмпирическими полузмпирическиии формулами, учитывающими те или иные гидродинамические и реологические параметры транспортируемых сред. При таком подходе следует расположить факторы, влияющие на процесс, по степени их влияния на гидравлические характеристики. Это необходимо как для выявления режима течения, так и для выбора аппроксимационной зависимости коэффициента гидравлического сопротивления.

В случае вязкопластичных сред на коэффициент гидравлического сопротивления влияют такие параметры как V , d , р , перекачиваемых по трубопроводам жидкостей.

Ниже приводится пример расчета информативности этих параметров на коэффициент гидравлического сопротивления на основании имею-

4

щейся экспериментальной информации при течении парафинистых нефтей в трубах.

Пример I.I.

По имеющимся экспериментальным исследованиям определялась информативность параметров V , d , <р , q , с точки зренйя влияния их на А по мере фгльбака flj . В качестве примера ниже приводится расчет информативности скорости течения неньютоновской системы в смысле влияния на А 9 В основу обработки взяты 44 эксперимента, характеризующие различные режимы.

Все объекты (44 эксперимента) разбиваются на две группы А я В : первая характеризуется изменением коэффициента гидравлического сопротивления в диапазоне 0,0125 < А 4    0,0359; вто

рая - 0,0370 4^4 0,1680. Параметр V изменяется в диапазоне 1,02 м/с 4 V 4    6,11 м/с. Разобьем данный ряд на 8 интервалов

i

(табл. I) от 1,02 до 1,65, от 1,65 до 2,29 и т.д. (рекомендуется разбивать на 8-10 интервалов). Эти интервалы вносятся в таблицу I (графа 2). Следующие две графы (3 и 4) содержат данные по частоте попадания экспериментов из групп А и В в каждый интервал. Графы 5 и 6 заполняются значениями относительных частостей в процентах, принимая за 100% сумму частостей соответственно А и В во всех диапазонах. Например, для интервала 1,020*1,655 для группы А имеем (1:25)хЮ0»4. Чтобы свести к минимуму влияние выбора границ интервалов на результаты, в каддом интервале определяются средне-взвешенные (сглаженные) частости методом вычисления взвешенной скользящей средней. При этом учитываются частости данного признака У в четырех соседних диапазонах. Вычисление взвешенной скользящей средней производится по формуле

Чтобы подсчитать сглаженную частость в первом интервалеfвводятся некоторые фиктивные интервалы - нулевой и минус первый. По-

5

скольку в них не попало ни одного наблюдения, частости в этих диапазонах равны нулю:    У0    =    У^—0    .    Тогда    сглаженные    час

тости в первом, втором интервалах для группы А считаются так:

Уи = (0+0+Щ +2Уг + y3}/t0=(4-4+2 S+Z0)/fC~S,2 ; Уг-(0+гЦ+Щ +&Ц+у,)/0“(е-4+м+£ -2&+/2}/а°&.

В следующую графу табл. I заносятся отношения сглаженных частостей УА /    * Далее идет графа с диагностическим коэф

фициентом т ): Шт Ю1д(УА /Qg) округленный с точностью до 0,01.



Таблица I


Так как в табл. I появились сглаженные частости в фиктивных интервалах (нулевом и минус первом), то средневзвешенные величины У( % Уй * У.1 следует суммировать и полученную сумму считать средневзвешенной частостью данного признака в Крайнев диапазоне. Следовательно, в первом .интервале

!Частота!    Частость, % !0тно~!

ин- ' ! Интервал !попада-!-------------------!шение!

д

тер- !    !ния в !вероятная!сглаженная !сгла-!

вала !    !группы    !    !    !жен-    ! л*

!    !------!--------!----------!ных    !^А

t    f д ? о    »    -    !    п    f    л    ?    п    'час-    Г.

|    \А\д\А    \    В    \А    I    В

I

! 2

! 3

> 4

? 5

! 6

! 7

! 8 !

1 9

! 10 !

II

-I

0

0

0

0

0,4

5,3

0

-

0

0

0

0

1,6

14,2

-

-

-

I

1,020*1,655

I

10

4

52,5

5,2

28,9

6,7

-8,3

1,71

2

1,656*2,291

2

7

б

36,8

9,2

26,3

2,9

-4,6

0,39

3

2,292*2,927

5

I

20

5,3

16,0

14,7

1,1

0,3

0

4

2,928*3,563

3

0

12

0

18,0

5,3

3,4

5,3

0;34

5

3,564+4,199

9

0

36

0

21,6

1,6

13,7

' И,4

1,14

6

4,20+4,835

3

г

12

5,3

14,4

2,1

6,6

8,3

2.51

7

4,836+5,471

I

0

4

0

8,4

1,1

8,0

9.0

0,Г9

6

______

~2

7 8“

6

7 7

’» 8™

7” 9~7

1оТ

II

8

5,472*6,110

I

0

4

0

3,6

0,5

9,9

9,9

0,23

9

-

-

-

-

-

1,2

-

-

-

-

10

1,2

25

19

100

100

100

100

-

-

4,65


Последняя графа табл. I заполняется значениями информативности каждого признака в каждом интервале.

*

Согласно формуле Кульбака величина информативности L -го диапазона j -го признака равна

где    -    вероятность    (сглаженная    частота)    попадания

соответственно в группу А и 3 с -го интервала j -го параметра.

Информативность показателя "скорость течения" в первом интервале (1,020+1,655) определяется так:



8,2'.


Г (7,2 2 100


Л

100


1*71


Информативность этого признака в целом находится путем суммирования значений информативности в интервалах

H*j) - f wj),

откуда для скорости течения информативность составила {7у * 4,65.

Аналогичные расчеты, проведенные для параметров (/, р ,    ,

^ , позволили расположить их по степени влияния на й следующим образом:

О (у/)* 4,65; Щт 3,90; Jfij. 1,49;    1,44;

j(d). 0,77.

Оценка информативности проводилась с учетом изменения коэф-


7

фициента гидравлического сопротивления Л , характеризующего весь диапазон режимов течения.

С целью проведения гидравлических расчетов з реальных условиях помимо определения влияющих факторов на течение необходимо разделить зоны течения. Для решения этой задачи применяются классификационные методы.

2. ПРИМЕНЕНИЕ КДАССИФИКАЦИОННЫХ МЕТОДОВ К ВОПРОСАМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКОВ

Определение границы измени ния режима течения жидкостей имеет важное значение при выборе той или иной аппроксимационной модели при проведении гидравлических расчётов трубопроводов. Известно, что режимы течения определяются многими параметрами, рассмотрение которых в совокупности вызывает значительные затруднения. В таких ситуациях целесообразно пользоваться методами классификации и распознавания образов.

При выявлении двух характерных областей течения может быть эффективно использован метод потенциальных функций, который применим даже тогда, когда исходная информация нс подчиняется закону нормального распределения. Этот метод позволяет при наличии информации об экспериментах, относительно которых известно, к каким зонам течения они относятся (процесс обучения), диагностировать зоны течения в процессе проведения новых экспериментов (процесс распознавания).

В условиях, когда основные факторы, влияющие на исследуемый процесс, сильно коррелируются между собой, трудно установить, по каким из них может быть достигнуто эффективное распознавание режимов течения. В таких случаях удобно производить преобразование исходных данных методом главных компонент. Этот метод применяется также тогда, когда выбор основных факторов усложняется большим

8

числом рассматриваемых признаков.

Известно, что переход от одной области течения (структурной) к другой (турбулентной) происходит не скачкообразно, т.е. существует переходная область течения. Одним из возможных путей диагностирования переходной области является метод построения дендрограмм, позволяющий наилучшим образом разделять объекты на более мелкие однородные группы.

2,1. Метод потенциальных функций

Метод потенциальных функций является одним из методов распознавания с учителем. Применим его к задаче выявления двух характерных зон течения парафинистых нефтей [2^ .

Пример 2.Г

Для статистической обработки используются данные по 40 экспериментам (табл. 2). Представляет интерес определение двух характерных областей течения - структурной и турбулентной.

Ниже все величины, помеченные индексом "Г, относятся к турбулентной области течения, а индексом С - к структурной.

Метод потенциальных функций заключается в следующем. По точкам, взятым в основу обучения * строятся специальным образом потен-

7    *

циальные функции Д и /Г (их построение приводится ниже). За критерий отнесения к той или иной области принимается выполнение неравенства Д 7 > Де или Д >ДГ при подставлении в Д

с

и Л параметров экзаменуемой точки. В первом случае экзаменуемый объект относится к области турбулентного течения, во втором - к структурной области.

Процедура распознавания производится в следующей последовательности.

7    с

I. Построение потенциальных функций Д и Д по точкам обу

чения .

Таблица 2

Номер! . опыта!

1 1

I

1

1

!

ШомерТ .

1опыта!

-¥ 1

1#Не |

1дЯе,

I

1,502

5,487

4,210

21

1,456

4,856

3,780

2

1,553

4,355

3,714

22

0,455

4,662

3,060

3

1,554

4,439

3,827

23

0,609

4,846

3,247

4

1,587

4,533

4,035

24

0,775

4,980

3,392

5

1,588

4,627

4,194

25

0,857

5,268

3,629

б

1,578

4,959

3,964

26

0,962

5,876

4,045

7

1,588

4,499

4,023

27

0,Ш

5,608

3,230

8

1,559

4,727

3,938

28

0,083

5,692

3,384

9

1,572

4,821

4,097

29

0,205

5,798

3,518

10

1,532

4,743

3,859

30

0,322

5,941

3,659

II

1,557

4,801

4,041

31

0,550

6,115

3,886

12

1,553

4,827

4,092

32

0,796

6,066

3,997

13

1,564

4,801

3,892

33

0,987

5,519

4,096

14

1,565

4,812

4,038

34

1,495

5,658

4,178

15

1,553

4,827

4,092

35

1,536

4,632

3,729

16

1,541.

5,367

4,134

36

1,530

4,743

3,805

17

1,551

4,569

3,783

37

1,556

4,791

3,827

18

1,538

4,701

3,905

38

1,533

5,293

4,022

19

1,538

4,788

4,060

39

0,276

4,663

2,979

20

1,538

4,881

4,225

40

1,516 •

4,861

3,815

Для обучения по трем точкам,

взятым из области

t развитой тур-

буяентности ( эксперименты 2,11 и

20 табл.

2)

К-

-1,553

#

tgHe* ш 4

,355

3,714

Ж

-1,557

1д#етг - 4

,801

% 4,041

-1,538

1дНе\ -4,

,881

, = 4,225

и области структурного

течения (эксперименты 21,40,

33 табл.

2)

К-

-0,987

Lg Не° - 5,

,519

(■9&,

Ъш 4,096

К-

-1,456

СдНе^ш 4,

,856

% 3,780

К-

-1,516

LgHe*ш 4,

,861

(две

Тг

* 3.815

5