Application of fractional calculus for modelling of two-phase gas/liquid flow system

• Autorzy: Nowakowski J. , Ostalczyk P. , Sankowski D.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0010.4580

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu do modelowania przepływów dwufazowych gaz/ciecz

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In recent years the use of fractional calculus in control system identification is becoming popular and it has found new applications. The paper presents application of fractional calculus for modelling of two-phase gas/liquid flows in a test rig. The installation consists of three horizontal and vertical measuring segments with different diameters, which allow to investigate flows in a wide range of parameters. Flow components supply is measured/controlled by NI PXI system and a set of flow meters/controllers. The paper presents model of the two-phase flow in the above described installation, which leads to precise and accurate flow mathematical model. The main goal of the flow model is to describe steady flow parameters, especially the flow fractions, or type of the flow. The model describes flows more accurately, that classical second order system model.

PL

W ostatnich latach wykorzystanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu staje się coraz bardziej popularne i znajduje nowe obszary zastosowań. W pracy przedstawiono zastosowanie powyższego rachunku różniczkowego do modelowania przepływów dwufazowych gaz / ciecz. Instalacja badawcza składa się z trzech poziomych i pionowych odcinków pomiarowych o różnych średnicach, które umożliwiają badanie przepływu w szerokim zakresie parametrów. Przepływ komponentów mieszaniny jest mierzony / sterowany przez system NI PXI oraz zestaw przepływomierzy i sterowników. W artykule przedstawiono modelowanie przepływu dwufazowego w wyżej opisanej instalacji, które prowadzi do określenia precyzyjnego modelu matematycznego przepływu. Opracowany model opisuje przepływy dwufazowe dokładniej w porównaniu z klasycznym model opisanym równaniami różniczkowymi drugiego rzędu.

Słowa kluczowe

EN

tomography; electrical capacitance tomography; fractional calculus

PL

tomografia; tomografia elektryczna pojemnościowa; rachunek różniczkowy niecałkowitego rzędu

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 7, nr 1
• Strony: 42--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Nowakowski J.

• Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science

autor

Ostalczyk P.

• Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science

autor

Sankowski D.

• Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science

Bibliografia

• [1] Babout L., Sankowski D.: Denidia project: A Marie Curie action to increase excellence in hardware and software development related to tomography application, Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, Seria: Elektryka, 121/2010, 45–53.
• [2] Jacquot R.G.: Modern Digital Control Systems, Electrical Engineering and Electronics, Marcel Dekker, Inc. New York, 1994.
• [3] Kapusta P., Banasiak R., Sankowski D.: Efficient computation of linearized inverse problem for 3D electrical capacitance tomography using GPU and CUDA technology, XVII International Conference on Information Technology Systems: Theory, Design, Implementations, Applications, 3-4 November, 2010, Lodz, Poland.
• [4] Kapusta P., Majchrowicz M., Banasiak R.: Applying parallel and distributed computing for image reconstruction in 3D Electrical Capacitance Tomography. Zeszyty Naukowe AGH AUTOMATYKA tom 14(3)/2010.
• [5] Miller K., Ross B.: An introduction to Fractional Calculus and Fractional Differential Equations. Wiley, New York, 1993.
• [6] Ogata K.: Discrete-Time Control Systems. Prentice – Hall International, Inc., Englewood Cliffs, 1997.
• [7] Ostalczyk P.: Some remarks on a fractional backward difference evaluation, Proc. 3rd IFAC Workshop on Fractional Differentiation and its Applications Numerical_Methods_3_4, 2008.
• [8] Ostalczyk P.: The non-integer difference of the discrete-time function and its application to the control system synthesis. International Journal of System Science, 31(12)/2000, 1551–1561.
• [9] Sankowski D.: Computer Vision in Robotics and Industrial Applications, Series in Computer Vision, ed. D. Sankowski, J. Nowakowski, World Scientific 3/2014, Chapter 3, 49–70, Chapter 8, 159–172.
• [10] Sankowski D., Mosorov V., Grudzien K.: Mass Flow Measurement based on a Virtual Channel Concept, Proc. 5th ISDA’05, 2005, Wroclaw, Poland, 274–279.
• [11] Smith T.R., Schlegel J.P., Hibiki T., Ishii M.: Two-phase flow structure in large diameter pipes, International Journal of Heat and Fluid Flow, 33/2012, 156–167.
• [12] Zhang T.J., Wen J.T., Julius A., Peles Y., Jensen M.K.: Stability analysis and maldistribution control of two-phase flow in parallel evaporating channels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 54/2011, 5298–5305.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).