一、时频分析在循环流化床流型识别中的应用(论文文献综述)
朱晓丽[1](2020)在《加压流化床气固流动特性数值模拟及实验研究》文中指出煤炭清洁高效利用是我国能源战略发展的重要方向,其中加压循环流化床煤气化作为一种国际上正在研发、示范的先进气化技术,具有良好的应用发展前景。气化反应器的设计优化、性能预报和大型化,依赖于对其内部复杂气固流动特性的理解。然而相比于常压流化床,高压操作条件不仅能够影响气固流动行为和颗粒团聚状态,并且对实验测量手段和数值建模方法都提出了较高的挑战,目前对于加压流化床气固流动特性的研究和相关物理规律的理解较为匮乏。本文基于非介入式电容层析成像技术和多尺度计算流体力学方法,分别对二维加压鼓泡床和中试规模加压循环流化床气固流动特性展开实验测量和数值模拟研究,揭示临界流化速度、气泡动态行为、颗粒沿床层不同位置的浓度与速度分布、气固流型转变以及颗粒循环流率等关键流动特性随操作压力的变化规律,为加压流化床反应器的设计和大型化提供理论依据和实验数据支持。首先,以开源软件OpenFOAM、LIGGGHTS以及CFDEM为框架,进行二维加压鼓泡流化床的CFD-DEM耦合数值模拟。系统地研究了操作压力和气速对鼓泡床内复杂颗粒运动和气泡行为的影响。计算结果表明,颗粒临界流化速度随操作压力升高而减小,且操作压力对大粒径颗粒影响程度更高;随流化数(表观气速与临界流化速度比值)提高,颗粒轴向速度增大,压差波动标准差增大,同时气泡尺寸和数量均有所增加;随操作压力升高,压差波动标准差减小,气泡破碎加剧造成气泡尺寸减小、数量增加,气固流动结构更加均匀,颗粒混合速率有一定程度提升。其次,基于MP-PIC方法,以BarracudaTM软件为计算平台,并嵌入EMMS非均匀曳力模型,对中试规模加压循环流化床开展三维全回路CPFD数值模拟。通过计算分析,揭示了循环回路内颗粒浓度和速度的时空分布规律,分析了曳力模型对计算结果的影响,探究了操作压力对气固流动的作用规律。计算结果表明,提升管内颗粒分布呈现上稀下浓、中心稀边壁浓的非均匀分布特性,密相区存在明显的颗粒团聚现象;相比于Wen-Yu/Ergun均匀曳力模型,EMMS曳力模型在颗粒分布、循环流率和团聚物尺度等方面的预测结果更接近于实验值;随操作压力升高,颗粒沿提升管轴向和径向分布均匀性提高,颗粒轴向速度增大,参与外循环的颗粒粒径范围增大,同时旋风分离器内压降以及颗粒切向速度和轴向速度均有所提升。然后,采用电容层析成像技术和高频压力测量,在加压循环流化床试验台上开展了鼓泡流态化至快速流态化流型转变过程的实验研究。通过图像重建和测量信号统计分析,揭示了操作压力对各临界流型转变速度的影响,以及气泡特征在不同压力和流化数下的变化规律。实验结果表明,随操作压力升高,临界流化速度以及鼓泡至湍流流态化、湍流至快速流态化的临界流型转变速度均有所减小;在一致的流化数下,随操作压力升高,气泡直径和上升速度减小;在相同的操作压力下,随流化数升高,气泡直径和上升速度先增大然后基本保持稳定。最后,运用电容层析成像技术对加压循环流化床返料系统进行了在线监测和颗粒循环流率测量。通过电极优化设计和双层同步测量,实现了传统的积料测量法在高压不透明循环流化床中的应用,并通过引入相关性分析技术,实现了在不打破系统稳定运行的前提下颗粒循环流率的在线测量。通过论文研究,实现了加压循环流化床非介入式电容层析成像测量和CPFD全循环回路的数值计算,揭示了复杂的多尺度非线性气固流动特性及操作压力的影响规律,为加压流化床反应器的设计运行和过程调控提供了理论依据和实验数据支持。
王建斌[2](2020)在《气固流化床流型的表征与识别》文中研究指明气固流化床广泛应用于能源、化工和环保等领域。流化床的流型主导了床内的热质传递和化学反应过程,故准确表征和识别流型是流化床安全高效运行的关键。目前基于压力脉动的流型表征和识别是工业应用中最为可行的方法,也是学术研究的热点前沿问题。一方面,为了挖掘压力脉动信号隐含的气固流动信息,研究者提出了大量分析方法试图建立压力脉动特征参数和气固流动现象间的准确联系,从而实现流型表征。但由于压力脉动和气固流动的复杂性,对于哪些方法能够和气固流动现象建立准确联系尚缺乏统一意见;另一方面,由于气固流动的非平稳性,从压力脉动中提取的特征参数面临可靠性问题,分析方法能否有效地表征流型主要依赖于主观性判断;最后,研究者也在试图构建压力脉动形成的机理模型,从而加深对于流化床气固流动过程的认识。但由于气固两相流动现象的复杂性和测量手段的局限性,这些方面的认识还远远不足。本文采用实验方法,对气固流化床流型的表征识别、表征方法的可靠性与有效性评价,以及压力脉动的形成机理等问题进行了深入研究。构建了高速摄像和高精度多点压力信号同步采集的软硬件系统,实现了压力与图像信号的同步测量,发展了信号形态和流动图像的数据联合处理与分析方法,建立了压力脉动和气固流动现象间的时空联系,为本文的后续研究提供了有力的分析工具。对压力脉动的时域、频域和状态空间特征进行了系统研究,并基于前述的测量方法探索了以上三方面特征背后的深层气固流动机制,最终阐明了基于上述三类特征的流型表征方法的相似性和优缺点;引入了S变换方法分析压力脉动,实现了气固相运动频率及运动非平稳性的准确辨识和评价。进一步发现S变换的时-频平面能够更清楚地反映鼓泡床和湍动床气固运动复杂性上的差异,并基于此差异提出一个表征流型的新特征参数。联合压力信号形态、气固流动图像的分析,研究了鼓泡床和湍动床中的压力脉动形成机理和流型转变机理。明确了压力脉动的六个来源,建立了压力的上升、下降、局部峰值、局部谷值、峰值传播等特征和压力脉动来源现象的简单联系,研究在不同流型中压力脉动形成机理上的差异。运用雷诺输运定理建立了风室内压力脉动数学模型,分析了压力脉动和风室内净流量的关系,解释了风室内压力和床表面高度呈负相关关系的现象。发现了从鼓泡床到湍动床转变过程中的差压信号变化规律并阐明了其深层机理,并基于此设计了能够反映流型转变机理的特征参数。提出了三个可靠性的定量指标(即三个敏感指数Sl、Sn和Sp),研究了23种方法流型表征的可靠性及测量位置、颗粒粒径和静床高对表征方法可靠性的影响,研究发现差压信号可以提升一些方法的可靠性。基于三个可靠性指标构建了评价框架,遴选出了较为可靠的方法集。定义了流型表征的有效性,提出了基于轮廓指数计算有效性,研究了测量位置、颗粒粒径、静床高对表征方法有效性的影响。研究发现使用差压信号可以提升流型表征的有效性。基于表征方法的可靠性和有效性,构建了正确率较高和外延性较好的流型识别系统。
王恒[3](2020)在《流化床内生物质与床料颗粒混合流动特性研究及热解过程DEM-CFD数值模拟》文中提出由于环境污染以及能源紧缺问题日益凸显,生物质能高效清洁利用技术受到广泛关注。生物质热解技术可以将生物质转换为液体燃料,具备开发潜力。本文以流化床内生物质热解过程中与床料颗粒的混合流化特性研究为切入点,结合试验与数值模拟方法,对流态化下的生物质颗粒与床料混合流化及热解过程进行研究,最终在欧拉-拉格朗日框架下建立颗粒尺度的生物质热解模型。针对生物质热解过程中生物质物料与床料混合流化过程,本文以成型生物质颗粒、玉米秸秆、稻壳、小米颗粒为研究对象,选取石英砂为床料,通过试验采集了流化过程中的压力脉动信号以及高清瞬时图像等信息。试验结果表明,成型生物质颗粒与小米颗粒在掺混石英砂后的流化特性较好,玉米秸秆即使有石英砂颗粒掺混也极难达到理想的流化状态。稻壳颗粒的流化状态随表观气速以及掺混比例变化都十分明显。借助希尔伯特-黄变换分析方法,对试验采集到的流化过程压力脉动信号进行非线性分析并总结了IMF(Intrinsic Mode Function)分量的能量比例与流型变化之间的规律。尽管生物质颗粒种类不同,但同一个流型对应的IMF分量高、中、低频的能量分布及比例关系有共性规律。通过分析发现,从未充分鼓泡阶段到充分鼓泡阶段,IMF分量的中频能量占比存在一个明显上升的变化趋势。在充分鼓泡阶段,IMF中频能量占比最大,高频能量占比次之,而低频分量的能量比例最小。在未达到充分鼓泡阶段时则是高频能量占比最大,中频能量的比例次之,低频能量比例最小。节涌床阶段则是中频能量比例略高于高频能量,低频能量略有增大。湍流床阶段与节涌床阶段相似,但低频能量比例明显大于其他流型。选取流化数(表观气速u与最小流化速度umf之比)、IMF分量高、中频能量比例EIMF1-3/EIMF4-6以及IMF分量低频EIMF7-8三组数据作为特征向量,通过应用改进的C-means模糊聚类方法对流化过程中的流型进行了聚类,聚类结果为未充分鼓泡、充分鼓泡、节涌、湍流四种流型。进一步将聚类流型作为训练数据和检测数据,应用神经网络算法进一步建立了生物质颗粒与石英砂混合过程智能流型识别系统,对节涌和湍流流型的识别可达100%。在对生物质与床料混合流化特性以及流型特性研究基础上,以稠密相气固两相流动理论为指导,建立了欧拉-拉格朗日框架下的流化床内生物质颗粒与石英砂混合流动过程的数值模型。采用软球模型描述颗粒间及颗粒与壁面之间的碰撞,采用Hertz-Mindlin非线性接触算法进行碰撞受力计算。气固曳力耦合采用的是四向耦合。在模型中考虑了生物质颗粒与石英砂颗粒的密度、尺寸等物性差异,分别讨论了表观气速为1.0 m/s、1.5m/s以及2.5 m/s以及生物质颗粒粒径为1.5 mm、2.0 mm以及3.0 mm时颗粒流化及混合特性。模拟在介观尺度上,对物性差异较大的生物质颗粒与石英砂颗粒的局部混合质量进行了评价。通过研究生物质颗粒与石英颗粒的分布和运动过程中的颗粒平均动能变化,总结了生物质颗粒与石英砂混合机制。模拟结果表明,在一定范围内增大表观气速,对颗粒混合过程有促进作用,较大的表观气速使颗粒更快达到良好混合的状态;直径较小的生物质颗粒对应着较好的混合质量。在生物质颗粒与石英砂混合流化模型基础上,耦合生物质热解三组分动力学模型,建立了欧拉-拉格朗日框架下流化床内生物质热解的数值模型。在生物质颗粒的热解模型中,考虑生物质颗粒随热解反应过程的物性变化及气相参数变化;在传热模型中,考虑了气固传热以及石英砂颗粒对生物质颗粒的辐射传热;采用缩粒模型对生物质颗粒随热解反应的体积变化进行计算。通过模拟,描述了生物质颗粒在热解过程中的瞬时变化规律,研究了气体温度、气体表观速度等因素对热解生成物产率的影响。研究表明,热解油产率随温度升高先升高后下降,在550℃时热解油产率达到最高,由于二次反应的进行,部分热解油分解成小分子气体,因此当温度进一步升高为600℃时,热解油产率略有下降。表观气速对热解生成物产率的影响体现在对气相组分的输运上,更高的表观气速下,热解油的产率更高。
常宇航[4](2020)在《基于压力信号的循环流化床多尺度特性研究》文中研究指明压力波动已被证明与气固多尺度结构的动态行为密切相关,因此采用适当的分析方法从压力波动中提取关键特征信息,有助于理解循环流化床的多尺度动力学。为了充分认识循环流化床内的气固多尺度特性,本文使用一套综合型循环流化床冷模实验平台,在提升管Ug=5-9 m/s、Gs=100-800 kg/m2s和下行床Ug=1-9 m/s、Gs=100-1000 kg/m2s高密度操作范围内,详细研究了采样频率对压力波动特征的影响并确定了合适的采样频率。从实验角度分别模拟出仅体现宏观(介观、微观)尺度特性的操作条件,明确了引起相对应压力信号波动的主要频段,并以此作为压力波动多尺度分解的依据。进一步通过比较分解信号的动力特性差异识别了循环流化床内的多尺度结构,从频域上定量获得代表气固各尺度特性的压力信号并研究了气固多尺度结构的流动特性,最后对比分析了提升管与下行床在相同条件下气固多尺度流动特性的异同之处。提升管和下行床内压力信号的时域波动特性与采样频率fs密切相关。当fs较低时,压力波动较为缓慢。随着fs的增大,波动曲线中低频缓慢波动和高频急促波动并存,显示出压力波动是由多种气固动态行为引起的。进而对不同频域内压力波动特征进行研究发现,不同fs下压力低频成分(f<5 Hz)均表现出波浪形的周期性波动特点。而随着fs的增加,压力高频成分(f>5 Hz)逐渐能够完全反映气固介微观尺度下的行为,因此波动程度变大,提升管内压力高频成分的标准偏差Sd从10 Pa增加到30 Pa,而下行床内压力高频成分Sd则从20 Pa增至31 Pa。而且压力高频成分的波动曲线愈发密集嘈杂,表明fs对压力高频成分复杂程度产生了影响。最后利用近似熵对压力高频成分进行了复杂性分析。当fs=50-400 Hz时,提升管和下行床内压力高频成分近似熵均逐渐减小,而fs=400-1000 Hz时,压力高频成分近似熵则保持恒定,表明fs=400 Hz时压力高频成分可以完全反映出微观尺度行为的动力学特征,且可能受噪声的影响最小。因此确定压力信号合适的fs为400 Hz。从实验角度证明了气固多尺度结构确实能够分别引起压力不同频段的波动。当床层内只存在宏观气体流动时,压力功率谱在f<1 Hz的幅值较高,说明低频波动是引起宏观压力波动的主要因素。具有毫米级特征粒径的煤球渣颗粒在下行管中因运动、碰撞等行为使得压力功率谱在2-10 Hz内均出现多个峰值,因此由于介观尺度特性引起的压力波动集中在中频部分。弥散颗粒在下行管中相互碰撞对气体产生了扰动,使压力功率谱在50-200 Hz内出现多个宽谱峰值,因此由于微观尺度特性引起的压力波动主要集中在高频部分。上述结果为循环流化床内气固多尺度结构在压力信号频域上的量化提供了可靠的评价标准。进一步通过小波分析和递归分析对循环流化床中压力波动进行9尺度分解,通过表征和比较小波分解信号的动态特征识别了多尺度结构:1-2尺度细节信号(50-200 Hz)反映了气固微尺度特性,3-6尺度细节信号(3.125-50 Hz)反映了气固介尺度特性,7-9尺度细节信号和9尺度近似信号(0-3.125 Hz)反映了气固宏尺度特性。然后将子信号重构获得了宏观、介观、微观尺度的压力信号。通过宏观、介观、微观尺度压力信号的能量考察了提升管内气固多尺度结构的轴向分布特性及操作条件的影响情况。气固多尺度结构的轴向分布特性与颗粒浓度密切相关。颗粒浓度随轴向位置的增加逐渐减小,宏观颗粒浓度脉动程度、颗粒聚团破碎与聚并的强度、弥散颗粒碰撞剧烈程度沿轴向逐渐变低,提升管底部区域宏观、介观、微观尺度信号能量最高分别可达290488、1191、18577 Pa2,并沿轴向逐渐衰减。在高密度条件下,多尺度压力信号能量沿提升管轴向的分布形式发生了变化,气固多尺度行为也变得更加剧烈。Gs的增大或Ug的减小都将使颗粒浓度升高,此时轴向高度14.06 m处的宏尺度信号能量涨幅最高可达2290%,宏观颗粒浓度脉动能力大幅增强;介尺度信号能量涨幅最高可达2366%,颗粒聚团破碎与聚并强度更大;微尺度信号能量涨幅最高可达1973%,颗粒接触机会增加造成颗粒碰撞等行为愈发剧烈。下行床多尺度压力信号能量沿轴向呈现出指数型或“C型”的分布特点。宏观、介观尺度信号能量随Gs增加而增大,轴向高度3.58 m处的能量涨幅最高分别可达5458、1846%。随Ug增加的变化趋势在不同Gs下存在差异,宏尺度信号能量在Gs<500 kg/m2s时随Ug的增加而升高,而在Gs≥500 kg/m2s时随Ug的增加而降低。介尺度信号能量在Gs≤600 kg/m2s时随Ug的增加而增加,而在Gs≥800 kg/m2s时随Ug的增加而减少。微尺度信号能量则对Ug和Gs的变化并不敏感。对提升管与下行床气固多尺度结构的流动特性在相同条件下做了比较。当Gs=100-300 kg/m2s时,随着Ug的提高,下行床宏观颗粒浓度脉动能力与提升管逐渐接近,下行床颗粒聚团破碎/聚并的剧烈程度逐渐接近并超过提升管。就两个反应器的充分发展区而言,当Gs≤200 kg/m2s时,提升管和下行床内弥散颗粒碰撞等行为强度相当,而当Gs≥300 kg/m2s时,提升管内颗粒之间的碰撞更加剧烈。
梁凯光[5](2019)在《挡板流化床内气固流动的规律》文中进行了进一步梳理对于气固密相流态化操作,当床体直径较细、且初始装料高度与床体直径比值较大的情况下容易发生节涌现象,进而会降低床层内气固接触效率与操作的稳定性,通过添加挡板以抑制气泡生长或破碎气泡,则有望降低节涌发生倾向,进而改善床内气固流化质量。本研究采用床层段内径为90 mm的三维流化床冷模装置,在表观气速(Ug)为0.04 m/s~1.14 m/s、初始装料高度(H)为650 mm、550 mm、450 mm、350mm的操作条件下,对比考察了自由床、单旋流筛板式气固挡板流化床及双旋流筛板式气固挡板流化床内气固两相流动特点、压力及压差脉动标准偏差和压力脉动功率谱密度等参数,分析了自由床内两相流动状态随表观气速的变化过程特点及旋流筛板式气固挡板有效抑制并破碎气泡的作用域。结果表明:当初始装料高度(H)为650 mm时,随着表观气速的增大,自由床内气固两相将会出现四个不同的阶段:0.04 m/s≤Ug≤0.57 m/s,两相处于鼓泡-节涌过渡流态化阶段,此时压力脉动功率谱主频的范围为0.40 Hz≤f≤0.70 Hz;0.57 m/s<Ug≤0.74 m/s,两相处于气泡聚并时间主导的鼓泡流态化阶段,此时压力脉动功率谱主频的范围为0.70Hz≤f≤1.1 Hz;0.74 m/s<Ug≤0.83 m/s,两相处于分裂气泡尺寸主导的鼓泡流态化阶段,此时压力脉动功率谱主频的范围为0.70 Hz≤f≤1.1 Hz;0.83 m/s<Ug≤1.14 m/s,两相开始转化为湍动流态化并趋于稳定,此时压力脉动功率谱主频的范围为f≥1.1 Hz。旋流筛板式气固挡板有效抑制并破碎气泡的气速作用域为0.04 m/s≤Ug≤0.57 m/s,此时对应的自由床中气固两相处于鼓泡-节涌过渡流态化,有效破碎气泡的气速作用域随初始装料高度的降低而变窄;轴向空间作用域为旋流筛板式气固挡板下方及包含旋流筛板式气固挡板的区域,此外,挡板破碎气泡的轴向空间作用域与初始装料高度无关。增加旋流筛板式气固挡板的数量有助于强化破碎气泡的效果及拓宽其轴向空间作用域,但并不能拓宽破碎气泡的气速作用域。对于自由床,在整个研究气速范围内,全床压力脉动标准偏差随初始装料高度的增大而增大。对于单层挡板床,在轴向高度小于0.6 m(挡板下方及包含挡板的区域)时,压力脉动标准偏差表现为:低气速下随初始装料高度的增大而增大,高气速下分两种情形,初始装料高度低于挡板安装高度时的标准偏差曲线相近,初始装料高于挡板安装高度时的标准偏差曲线相近,但后者整体上大于前者;在轴向高度大于0.6 m时,变化趋势同自由床相似,即在整个研究气速范围内,压力脉动标准偏差随初始装料高度的增大而增大。对于双层挡板床,在整个轴向范围内,压力脉动标准偏差随初始装料高度的变化规律同单层挡板床轴向高度小于0.6 m时相似。
魏颖[6](2019)在《气液两相流差压信号分区方法及区域特征提取研究》文中研究指明气液两相流对于工业生产、管道运输等众多领域研究都有十分重要的意义。但因对其内部流动机理认识存在局限性且两相间运动变化复杂等因素,至今两相流的流动特征仍不甚清晰。本文的主要内容与创新点如下:(1)本文采用聚类方法对气液两相流差压测量信号进行区域划分。通过聚类,得到气液两相流差压信号的三个聚类中心以及高、中、低差压区间分界值,据此,差压信号被划分为三个区间。(2)管道内气液混合流体的复杂状态由气泡、气塞、气弹、液塞、液膜等多种微单元组合而成,且差压测量值的高低与上述微单元存在定性的关联。然而,差压测量信号分区导致差压数据缺失。为了后续分析差压测量值分布的统计特征与流型、含气率的关联关系,本文采用四种不同插值方式对高、中、低差压区间的数据进行补充。研究发现,组均值插值方式操作简单易实现,有效提高了数据变异程度的估计精度,但其插值节点的光滑度及其准确性不如三次样条插值方式;分段线性插值方法简单,计算速度快,软件易实现,但当数据存在非线性变异时,计算精度较难保证,总体光滑程度不够;牛顿插值方式在计算精度和速度上都不高,误差比较大,与三次样条插值方式比较,其在精度上相差较远,易造成龙格现象;三次样条插值曲线光滑性良好,且具有较好的线性逼近能力。结果表明,三次样条插值方式在时间及计算精度方面具有较好的效果,优于其他三种方式。(3)对分区后的各区间差压信号,分别提取其时域与频域特征,分析了高、中、低三个区域的气液两相流差压信号的时域统计特征量与流型、含气率的关联关系。分析结果表明,高差压区间的峰度、偏度、峭度指标可作为流型划分的依据;在中差压区间,描述系统混乱程度的紊流特征量-信息熵和羊群效应值可作为流型划分的依据;低差压区间的波动系数可作为流型划分的依据。(4)分析了高、中、低三个区间的气液两相流差压信号的频域特征。幅频图、功率谱密度图、时频谱图分析显示,气液两相流的低差压区间信号的频域特征可用来识别流型。
杨新[7](2019)在《基于压力信号的双循环流化床大异重颗粒流动规律研究》文中认为当前,利用流化床装置进行的气化技术是生物质能源利用的重要途径。其中双循环流化床系统采用鼓泡流化床和快速流化床组合的方式,对生物质气化反应涉及到的气化和燃烧过程进行分区强化,可有效提高产气品质和产量。该系统因两床流化状态的不同而存在复杂的颗粒流动规律,且生物质-惰性流化介质混合颗粒的物性差异又会加剧其复杂程度。为此,本文采用石英砂与稻壳所组成的大异重颗粒作为实验床料,分别在鼓泡流化床和双循环流化床冷态实验装置上进行压力信号分析,研究其波动特性与颗粒流动规律间的关系,建立数据驱动模型和动力学模型实现颗粒循环流率等状态参数预测和故障诊断,为双循环流化床气化装置的运行、设计提供理论基础。(1)在鼓泡床冷态实验装置上,对稻壳-石英砂大异重颗粒的初始流化特性进行实验研究和初始流化速度经验公式的回归拟合,发现大异重颗粒中稻壳质量分数和石英砂粒径的增加将造成颗粒初始流化速度的增大;对不同表观气速、床层物料质量、石英砂颗粒平均粒径和稻壳质量分数下的床层压力信号进行的特征提取方法表明鼓泡床内颗粒的运动规律在很大程度上受气泡相的影响,因而其压力信号的主频多分布在5Hz左右,HHT变换后中频段和小波多分辨率分析后的3尺度(6.25~12.5 Hz)和4尺度(3.125~6.25 Hz)所占能量较大,且递归图和特征参数通过非线性分析方法同样表明床内颗粒运动因气泡相的影响呈现明显间歇性。(2)在双循环流化床冷态实验装置上,对双床间大异重颗粒流动规律开展了实验研究,发现表征运动规律的循环流率和循环物料组分随气化室风速、提升管风速、床层物料量、石英砂粒径以及初始稻壳质量分数的变化而呈现不同的变化规律,且初始床层物料量对颗粒运动规律的影响较大,在实际生产中应加强对该参数的监测和控制;基于实验结果,建立用于颗粒循环流率和循环物料组分变化预测的BP神经网络、遗传算法优化的BP神经网络、支持向量机、最小二乘支持向量机、核极限学习机和核极限学习机模型。其中,核极限学习机模型对上述两状态参数预测的平均绝对百分比误差分别为2.35%和1.48%,具有较高的泛化能力和预测精度且预测时间较短,可作为较优模型实现对运行过程中状态参数的监测与预警。(3)在不同控制参数下,通过压力信号分析方法对双循环流化床系统的提升管(快速床)内颗粒流动规律进行研究,发现压力信号波动的平均频率分布在25Hz左右,且HHT变换后的高频部分和小波多分辨率分解后的1尺度(25~50 Hz)和2尺度(12.5~25 Hz)能量的占比较大,表明提升管内颗粒运动时存在强烈的颗粒碰撞、摩擦作用。此外还发现提升管风速的通过控制两床间颗粒循环流率影响到气化室内的颗粒运动规律,使其压力信号主频分布于10Hz左右,其小波分析时2尺度(12.5~25 Hz)和3尺度(6.25~12.5 Hz)能量占比较大,且对应的递归参数(层流率)也呈现一定的变化规律。(4)过向双循环流化床中加入生物质结块和堵塞气化室布风装置不同区域的方法,模拟床内发生的结块和堵塞故障,进行各故障状态下压力信号特征参数与结块程度、堵塞位置间关系的研究,发现结块、堵塞故障将造成颗粒流动规律的变差,并使对应的压力信号波动特征随故障的不同而呈现不同变化规律。在此基础上,采用小波分解(变分模态分解)与样本熵(特征能量)相结合的方法对压力信号进行特征提取,并建立核极限学习机模型实现对故障的诊断和分类,其中,基于小波分解与特征能量提取的核极限学习机模型在对故障诊断时的训练和测试精度分别高达100%和82.50%,可实现压力信号在双循环流化床系统诊断方面的应用。(5)根据颗粒浓度分布(密相-稀相分区)和颗粒速度变化(加速-充分发展区)分别建立提升管压降模型,比较选取较优提升管压降模型,然后基于两床压力平衡和床料质量守恒建立双循环流化床动力学模型,实现大异重颗粒循环流率的预测。模型建立过程中,根据各分区特点将大异重颗粒分别采用均相颗粒或分相颗粒进行替代。预测结果表明,尽管对大异重颗粒循环流率的预测存在一定误差(最大误差-22.18%),但该动力学模型对控制参数与循环流率间关系的预测与实验测量具有相同的变化趋势,因此其在对双循环流化床系统尤其是大异重颗粒时的循环流率预测具有较高的适用性。
吴珊[8](2018)在《循环流化床光纤信号的尺度划分和团聚物判定研究》文中研究指明气固流态化现象广泛存在于石油化工、冶金、能源、材料、环境等领域。循环流化床具有操作气速和固体循环流率高,传质传热速率快,处理能力大等优点,在不同的工业领域得到广泛应用。循环流化床内的气固两相流有非均匀特性,整体上体现为轴径向的不均匀分布,局部上体现为颗粒团聚物的不断形成和消散。循环流化床内气固两相流的高度非均匀流型结构和非线性行为特征使得只用统计平均值很难描述概括它的本质特性,通过多尺度分析可以有效揭示其内在的机理。循环流化床内的气固两相流一般可以分成三个尺度,微尺度描述分散颗粒的运动,介尺度描述团聚物大小的浓相和稀相间的相互作用,宏尺度描述流化床装置大小的气固流边界内的整个系统。如何准确有效地划分循环流化床内气固流的三个尺度还缺少合理的标准和方法。本文根据循环流化床内双通道光纤探针的测量信号在三个尺度上的相关性和时延性特性,提出了信号的尺度划分判据。在划分出信号尺度的基础上,本文提出对介尺度信号进行团聚物判定阈值的选取,作为颗粒浓度信号的团聚物判定方法,并以该团聚物判定方法判定和计算出提升管不同径向位置的团聚物的性质,分析团聚物性质的径向分布以及性质间可能存在的相关关系。循环流化床内两个相邻测量点的信号在三个尺度上有如下特点:介尺度信号之间有良好的相关性与时延性,宏尺度信号之间相关性好但是没有时延,微尺度信号之间没有相关性和时延性。根据这个特点,本文提出了对循环流化床内光纤信号的尺度划分判据相关性-时延函数fτ-r,并比较了不同径向位置颗粒浓度信号的尺度分布。在此基础上,本文通过分析低尺度分解水平信号的香农熵和频谱分布探究微尺度信号的来源和特征,得出微尺度和介尺度信号在香农熵变化规律上的区别,并发现微尺度的频谱分布与信号噪声的频谱分布相似度较高。本文深入研究分析了目前主流的团聚物判定方法,得出基于信号多尺度特性的小波分析法更适合团聚物的判定。同时发现,已有的小波分析法判定团聚物等效于将介尺度信号直接作为团聚物波动信息,没有去除介尺度信号中的背景浓度。因此本文提出,在原信号划分尺度后,需要再对介尺度信号选取团聚物判定阈值,以此作为最终的团聚物判定方法。对介尺度信号的团聚物判定阈值选取主要依据模拟理想介尺度信号和分析不同颗粒浓度分布时实际介尺度信号的阈值而定,得出团聚物平均停留时间和颗粒浓度概率密度分布随假定阈值的变化可以作为选取判定阈值的标准。使用提出的尺度划分和团聚物判定方法,本文对提升管内团聚物的流体动力学特性进行了研究。分析了提升管截面不同径向位置的颗粒浓度分布以及团聚物性质的分布规律。研究了同一测量时间序列中不同时刻出现的团聚物的性质变化,得出团聚物的停留时间、出现频率和运动速度之间有显着的相关关系,当团聚物平均速度越大,其出现频率越大,平均停留时间越短。
郭飞宏[9](2018)在《流化床中煤与成型生物质颗粒流动、传热和燃烧特性基础研究》文中指出成型生物质因为密度高,便于存储、运输、管理,逐渐被广泛应用。煤与成型生物质的混烧,可降低污染物的排放,提高能量密度,结合了两种不同能源的优点。流化床中煤与生物质混烧是一项有前景的火力发电技术。因为传统试验手段研究的局限性,数值模拟已经成为研究流化床的重要手段。本课题通过试验和数值模拟的方法,对流化床内煤与成型生物质的流动、传热和燃烧进行了研究,为工业化应用提供可靠参数和信息指导。通过热重试验研究了煤与成型生物质的燃烧特性,研究生物质掺混比对着火温度、燃烧速率、燃烬温度、燃烧指数等燃烧参数的影响,判断不同煤种与生物质之间的协同作用。煤的燃烧性能通过生物质的加入得到改善,生物质和褐煤之间的协同作用大于生物质和烟煤之间的协同作用。通过热动力学分析煤与生物质的不同燃烧阶段,选择最适合的燃烧模型函数。其中,化学反应一级模型适用于烟煤与生物质混烧中的挥发分释放与燃烧,和煤中碳燃烧阶段;扩散控制模型适用于褐煤与生物质的混烧。搭建了煤与成型生物质流动小试装置,测量床内的压差脉动信号,采用压差法确定最小流化速度,推导最小流化速度公式,并根据生物质分布规律选择合适的流化床操作速度。研究生物质掺混比例、流化风速等对流型变化的影响:利用递归图考察床内流动的周期性、稳定性等特征。通过Hilbert-Huang Transform方法,研究煤与成型生物质混合流动的频率特征,分析床内的内禀模态函数能量及频率分布特征。搭建了煤与成型生物质流动、传热的试验装置,通过红外热成像和高速摄影仪对流动传热过程中的颗粒温度、颗粒流动、气泡变化等行为进行记录。利用虚拟球元法构建成型生物质,引入颗粒体积系数概念,修正气固作用力。将改进的DEM-CFD流动模型与传热模型耦合,模拟煤与成型生物质的流动、传热过程,并将模拟结果和试验结果进行对比。提取颗粒温度、混合指数和传热量等特征值,研究流化风速和成型生物质添加对这些特征值的影响。研发设计了煤与成型生物质混烧的流化床装置,研究了生物质掺混对污染物排放、底渣结渣率、重金属形态和环境风险的影响。生物质硫、氮含量低,和煤混烧时对二氧化硫和一氧化氮有明显的减排作用。生物质中的碱金属和碱土元素,可以抑制煤燃烧过程中微量重金属元素的挥发,特别是对铬、镍、钒的作用更加明显。灰结渣指数对煤与成型生物质混烧具有一定的预测作用,混烧可有效降低结渣的可能性。为了更加全面、准确的进行风险评价,综合考虑了不同的环境风险评价方法,既研究了重金属总浓度对环境的影响,又考虑了重金属的敏感度和可移动性。采用欧拉-欧拉与化学反应耦合的数学模型,引入污染物的释放和脱除模型,对煤与成型生物质的混烧进行了数值模拟,分析床内温度场,一氧化碳、二氧化硫和一氧化氮的浓度分布,将不同生物质掺混比例下的数值模拟结果与试验结果进行对比。掺混比例小于10%时,混合燃烧的模拟结果与试验测量值有较好的吻合度。掺混比例大于10%时,混合燃烧的模拟结果与试验值出现一定程度的误差,误差率在15%左右。
赵凤静[10](2018)在《催化裂化提升管进料段结构的优化和动态压力的实验研究》文中研究说明催化裂化是我国石油炼制工业中最重要的二次加工过程。提升管进料段作为油剂初始接触区域,其内两相流动、混合特性对裂化反应的产品收率和分布具有重要的影响。研究表明,压力脉动信号是气固之间相互作用的综合反映。本文旨在探究压力脉动信号与提升管进料段内气固流动特性间的关系,为工业操作和设计提供参考。通过大型冷模实验,考察了不同尺寸的等径进料段结构和不同进料位置的变径进料段结构——共四种油剂逆流接触提升管进料段内的气固两相流动状况。实验采用现代多相流测试技术获得了不同操作条件下不同结构提升管进料段内固含率、颗粒速度、射流相特征浓度及压力脉动标准偏差的轴-径向分布特性。结合进料段内气固流动特性,详细分析了压力脉动标准偏差分布的主要影响因素。结果表明,提升管进料段的轴向分区为喷嘴进气上游影响段、喷嘴进气控制段及喷嘴进气上游影响段。提升管进料段各截面的径向分区不同,主要有颗粒相控制区、预提升气相控制区、射流相控制区、混合气相控制区及气固两相共同作用区。预提升气体与喷嘴进气流量比和颗粒循环强度的改变均会对压力脉动强度分布形态及流动分区产生影响。相同固体循环量条件下,进料段直径的减小及进料段缩径增大了颗粒循环强度,阻碍了“逆流”进料的向下方穿透的深度。基于实验数据,对新型提升管进料段内油剂匹配指数与压力脉动标准偏差进行经验关联,为通过压力脉动标准偏差评估油剂匹配程度提供了参考。
二、时频分析在循环流化床流型识别中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、时频分析在循环流化床流型识别中的应用(论文提纲范文)
(1)加压流化床气固流动特性数值模拟及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明表 |
第1章 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 流化床气固流动特性研究进展 |
1.2.1 加压鼓泡流化床气固流动特性 |
1.2.2 加压循环流化床气固流动特性 |
1.3 气固流动测量技术研究进展 |
1.3.1 常规测量手段 |
1.3.2 电容层析成像技术 |
1.4 气固流动模拟方法研究进展 |
1.4.1 TFM方法 |
1.4.2 CFD-DEM方法 |
1.4.3 CPFD方法 |
1.4.4 曳力模型 |
1.5 本文研究目的和研究内容 |
1.5.1 本文研究目的 |
1.5.2 本文研究内容 |
第2章 加压鼓泡床CFD-DEM数值模拟 |
2.1 CFD-DEM数学模型 |
2.2 数值模型验证 |
2.3 模拟工况与参数设置 |
2.4 临界流化速度 |
2.5 颗粒运动与分布 |
2.5.1 气固流动特性 |
2.5.2 颗粒体积分数分布 |
2.5.3 颗粒速度分布 |
2.6 压差波动及流型 |
2.6.1 流化数影响 |
2.6.2 操作压力影响 |
2.7 气泡特性 |
2.8 颗粒混合 |
2.9 本章小结 |
第3章 加压循环流化床全回路CPFD数值模拟 |
3.1 CPFD数学模型 |
3.2 模拟工况与曳力模型 |
3.2.1 模拟工况和参数设置 |
3.2.2 曳力模型 |
3.2.3 网格和计算时间无关性验证 |
3.3 流动特性及曳力模型作用 |
3.3.1 回路压力分布 |
3.3.2 颗粒体积分数分布 |
3.3.3 颗粒速度分布 |
3.3.4 颗粒循环流率 |
3.4 操作压力对气固流动影响 |
3.4.1 颗粒体积分数分布 |
3.4.2 颗粒速度分布 |
3.4.3 颗粒粒径空间分布 |
3.4.4 旋风分离器内压降与速度 |
3.5 本章小结 |
第4章 气固流型转变与气泡特性实验研究 |
4.1 试验台及测量系统 |
4.2 ECT传感器 |
4.2.1 ECT传感器设计 |
4.2.2 图像重建方法 |
4.2.3 ECT静态实验 |
4.3 测量信号分析方法 |
4.3.1 时域分析 |
4.3.2 频域分析 |
4.3.3 希尔伯特-黄变换 |
4.4 气固流动特性与流型识别 |
4.4.1 ECT图像重建 |
4.4.2 测量信号统计分析 |
4.5 操作压力对流型转变影响 |
4.5.1 临界流化速度 |
4.5.2 流型转变速度U_c和U_k |
4.6 气泡特性 |
4.6.1 气泡尺寸 |
4.6.2 气泡上升速度 |
4.7 本章小结 |
第5章 返料系统在线监测及循环流率测量 |
5.1 颗粒循环流率求解方法 |
5.2 相关性分析和ECT测量系统 |
5.2.1 相关性分析 |
5.2.2 ECT测量系统 |
5.3 返料系统内颗粒分布状态监测 |
5.4 颗粒循环流率测量 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 论文的创新点 |
6.3 未来的工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(2)气固流化床流型的表征与识别(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 流型的划分 |
1.2.2 流型表征的时域方法 |
1.2.3 流型表征的频域方法 |
1.2.4 流型表征的状态空间方法 |
1.2.5 流型表征方法的比较研究 |
1.2.6 流型识别的研究 |
1.2.7 压力脉动机理的研究 |
1.2.8 研究现状的综合评述 |
1.3 研究内容、研究思路及研究目标 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究思路 |
1.3.3 研究目标 |
1.4 本章小结 |
第二章 气固流化床流型的时域表征—基于压力脉动与气固流动图像的同步测量和分析 |
2.1 气固两相流态化实验 |
2.1.1 实验装置 |
2.1.2 压力脉动与气固流动图像的同步测量 |
2.1.3 实验颗粒与操作参数 |
2.2 流型的视觉分析 |
2.3 流型的时域表征 |
2.3.1 标准差–STD |
2.3.2 偏度–SKEW |
2.3.3 峰度–KURT |
2.3.4 平均绝对偏差–AAD |
2.3.5 香农熵–IE |
2.3.6 脉动区间–CDFFI |
2.3.7 Hurst指数–HURST |
2.3.8 平均循环时间–ACT |
2.3.9 Renyi熵 –RE |
2.3.10 Tsallis熵 –TE |
2.4 时域表征方法的概述 |
2.5 本章小结 |
第三章 气固流化床流型的频域表征 |
3.1 气固两相流态化实验 |
3.2 频域分析的基础理论 |
3.2.1 离散傅里叶变换–Discrete Fourier Transform |
3.2.2 功率谱密度–Power Spectrum Density |
3.2.3 小波变换–Wavelet Transform |
3.3 流型的频域表征 |
3.3.1 PSD主频–MF |
3.3.2 PSD最大功率–MP |
3.3.3 PSD平均频率–AF |
3.3.4 PSD平均功率–AP |
3.3.5 DFT熵 –DFTE |
3.3.6 小波熵–WE |
3.3.7 小波包熵–WPE |
3.3.8 均匀指数–HI |
3.4 频域表征方法的概述 |
3.5 S变换和TFCI指数 |
3.6 本章小结 |
第四章 气固流化床流型的状态空间表征 |
4.1 气固两相流态化实验 |
4.2 状态空间分析的理论基础 |
4.2.1 嵌入维数参数m的确定 |
4.2.2 滞后时间参数τ的确定 |
4.3 流型的状态空间表征 |
4.3.1 关联维数–CD |
4.3.2 柯尔莫哥洛夫熵–KE |
4.3.3 最大李雅普诺夫指数–LY |
4.3.4 递归率–RR |
4.3.5 确定性–DET |
4.3.6 层次性–LAM |
4.3.7 样本熵–SE |
4.4 状态空间表征方法的概述 |
4.5 递归率方法的改进 |
4.6 本章小结 |
第五章 流型表征通用评价方法的研究 |
5.1 气固两相流态化实验 |
5.2 压力脉动机理与流型转变机理的研究 |
5.2.1 鼓泡床中的压力脉动起源 |
5.2.2 湍动床中的压力脉动起源 |
5.2.3 压力脉动机理与模型 |
5.2.4 从鼓泡床到湍动床的流型转变机理 |
5.3 流型表征方法通用评价框架的构建 |
5.3.1 流型表征可靠性的定量指标 |
5.3.2 实验条件、信号类型对表征方法可靠性的影响 |
5.3.3 流型表征方法可靠性评价框架的构建 |
5.3.4 流型表征有效性评价方法的构建 |
5.4 本章小结 |
第六章 基于特征评价框架的流型识别及系统实现 |
6.1 模式识别分类器的理论分析 |
6.1.1 神经网络模型 |
6.1.2 支持向量机 |
6.2 基于特征评价框架的流型识别 |
6.2.1 流型识别系统的改进 |
6.2.2 流型识别系统的性能及外延性分析 |
6.3 流型表征和识别软件系统的实现 |
6.3.1 系统软件功能设计 |
6.3.2 数据采集模块 |
6.3.3 流型表征功能模块 |
6.3.4 流型识别功能模块 |
6.3.5 机理分析模块 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要研究成果及创新 |
7.2 进一步研究的展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
附录 A 方法的可靠性和有效性指标 |
附录 B 一些命题 |
附录 C 源代码 |
C.1 一些流型表征方法 |
C.2 方法的可靠性算法 |
C.3 方法的有效性算法 |
攻读博士期间发表的论文 |
鸣谢 |
(3)流化床内生物质与床料颗粒混合流动特性研究及热解过程DEM-CFD数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 流化床内生物质与石英砂颗粒混合特性试验研究 |
1.3.2 混合颗粒压力脉动特性的非线性分析 |
1.3.3 流化床内生物质与床料混合流化的流型识别 |
1.3.4 生物质颗粒混合流化特性的模拟研究 |
1.3.5 热解动力学模型 |
1.3.6 生物质热解过程模拟研究 |
1.4 本文研究目标和内容 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
1.5 本文研究路线 |
1.6 论文结构 |
1.7 本章小结 |
参考文献 |
第二章 生物质颗粒与石英砂混合流化特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验系统介绍 |
2.3 试验物料 |
2.4 试验工况 |
2.5 混合颗粒的流化特性分析 |
2.5.1 混合颗粒的床层压降 |
2.5.2 生物质与石英砂颗粒混合流化最小流化速度的理论计算 |
2.6 混合颗粒的压力脉动信号非线性分析 |
2.6.1 Hilbert-Huang变换 |
2.6.2 压差脉动信号的Hilbert-Huang变换分析 |
2.7 本章小结 |
参考文献 |
第三章 基于模糊聚类-神经网络算法的流型识别 |
3.1 神经网络训练识别系统 |
3.2 基于模糊聚类算法建立样本数据库 |
3.2.1 聚类数、权重系数的确定 |
3.2.2 应用遗传算法优化初始聚类中心函数 |
3.3 基于模糊聚类-神经网络算法的流型识别模型 |
3.4 流型识别系统模型的建立与应用 |
3.4.1 选取聚类模型的特征向量 |
3.4.2 确定最佳聚类数、权重系数以及初始聚类中心 |
3.4.3 对样本集进行模糊聚类 |
3.4.4 训练流型识别系统 |
3.4.5 测试流型识别系统 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于欧拉-拉格朗日法的生物质-石英砂颗粒混合流化DEM-CFD模拟研究 |
4.1 引言 |
4.2 颗粒相模型 |
4.2.1 颗粒碰撞模型 |
4.2.2 颗粒曳力模型 |
4.3 气相模型 |
4.4 模型算法 |
4.4.1 模拟计算平台 |
4.4.2 自适应时间步长 |
4.4.3 颗粒局部搜索方法 |
4.4.4 模型求解算法 |
4.4.5 并行算法优化 |
4.5 边界及初始条件的设置 |
4.5.1 反应器几何结构及网格划分 |
4.5.2 数值计算方法 |
4.6 边界条件及参数设置 |
4.7 模拟结果及讨论 |
4.7.1 瞬时流化状态 |
4.7.2 流化床内的压力脉动情况 |
4.7.3 宏观尺度下的颗粒流化行为 |
4.7.4 介尺度下颗粒的混合流化特性 |
4.8 本章小结 |
参考文献 |
第五章 流化床内生物质热解DEM-CFD模拟研究 |
5.1 引言 |
5.2 模型概述 |
5.3 气相模型 |
5.4 颗粒相模型 |
5.4.1 颗粒描述方法 |
5.4.2 颗粒传热模型 |
5.5 热解动力学模型 |
5.6 数值模拟对象 |
5.6.1 物理模型 |
5.6.2 模型参数设定 |
5.7 流化床内生物质热解模拟结果及讨论 |
5.7.1 模型验证 |
5.7.2 不同温度下的热解产物生成率 |
5.7.3 不同温度下生物质质量变化 |
5.7.4 表观气速对生物质颗粒热解的影响 |
5.8 小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文主要创新点 |
6.3 本文研究不足及展望 |
附录 A |
附录 B |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(4)基于压力信号的循环流化床多尺度特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
引言 |
第1章 文献综述 |
1.1 循环流化床内气固流体力学特性研究进展 |
1.1.1 高密度提升管和高密度下行床 |
1.1.2 高密度提升管内的气固流动特性 |
1.1.3 高密度下行床内的气固流动特性 |
1.1.4 循环流化床内的多尺度行为 |
1.2 气固流化床内压力波动的研究 |
1.2.1 压力波动的形成原因 |
1.2.2 压力波动信号的分析方法 |
1.3 压力信号在气固流化床中的应用 |
1.3.1 流化床流型的识别和流型转变的研究 |
1.3.2 压力信号在鼓泡床多尺度特性中的应用 |
1.3.3 压力信号在循环流化床多尺度特性中的应用 |
1.4 文献综述小结 |
第2章 实验装置及测量方法 |
2.1 实验装置及材料 |
2.1.1 实验装置 |
2.1.2 颗粒性质 |
2.2 测量参数及方法 |
2.2.1 表观气速 |
2.2.2 颗粒循环速率 |
2.2.3 压力信号 |
2.3 信号处理方法 |
2.3.1 标准偏差分析 |
2.3.2 频谱分析 |
2.3.3 小波分析 |
2.3.4 递归分析 |
2.3.5 复杂性分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 压力信号采样频率的确定 |
3.1 采样频率对压力信号时频域特征的影响 |
3.2 采样频率对压力信号多频分解的影响 |
3.3 采样频率对压力高频成分复杂性的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 多尺度结构在压力信号频域分布上的研究 |
4.1 宏观尺度压力信号频域分布研究 |
4.2 介观尺度压力信号频域分布研究 |
4.2.1 实验装置及实验方法 |
4.2.2 介观尺度压力信号功率谱密度分析 |
4.3 微观尺度压力信号频域分布研究 |
4.4 循环流化床内压力信号的多尺度分解 |
4.5 本章小结 |
第5章 提升管内气固多尺度流动特性研究 |
5.1 宏尺度压力信号能量轴向分布 |
5.1.1 宏尺度压力信号能量轴向分布特点 |
5.1.2 操作条件对宏尺度压力信号能量轴向分布的影响 |
5.2 介尺度压力信号能量轴向分布 |
5.2.1 介尺度压力信号能量轴向分布特点 |
5.2.2 操作条件对介尺度压力信号能量轴向分布的影响 |
5.3 微尺度压力信号能量轴向分布 |
5.3.1 微尺度压力信号能量轴向分布特点 |
5.3.2 操作条件对微尺度压力信号能量轴向分布的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 下行床内气固多尺度流动特性研究 |
6.1 宏尺度压力信号能量轴向分布 |
6.1.1 宏尺度压力信号能量轴向分布特点 |
6.1.2 操作条件对宏尺度压力信号能量轴向分布的影响 |
6.2 介尺度压力信号能量轴向分布 |
6.2.1 介尺度压力信号能量轴向分布特点 |
6.2.2 操作条件对介尺度压力信号能量轴向分布的影响 |
6.3 微尺度压力信号能量轴向分布 |
6.3.1 微尺度压力信号能量轴向分布特点 |
6.3.2 操作条件对微尺度压力信号能量轴向分布的影响 |
6.4 提升管与下行床气固多尺度流动特性的对比 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论 |
参考文献 |
附录A 符号说明 |
致谢 |
(5)挡板流化床内气固流动的规律(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 横向构件的研究现状 |
1.2.1 多孔挡板和导向挡板的研究现状 |
1.2.2 旋流筛板式挡板在气液两相中的研究现状 |
1.3 气固两相流型及其特点 |
1.3.1 气固两相流化床的流型划分 |
1.3.2 气固密相流化床各流型的特点 |
1.4 气固流化床中压力脉动信号的研究现状 |
1.5 压力脉动信号的分析方法 |
1.5.1 时域分析 |
1.5.2 频域分析 |
1.5.3 小波分析 |
1.6 课题的研究内容 |
第二章 实验设计 |
2.1 实验装置及流程 |
2.2 实验条件与测试方法 |
2.3 表观气速的计量及分布板均匀布气的条件 |
2.3.1 表观气速的计量 |
2.3.2 分布板均匀布气的条件 |
2.4 压力脉动信号的预处理及分析方法 |
2.4.1 压力脉动信号的预处理 |
2.4.2 压力脉动信号的标准偏差分析 |
2.4.3 压力脉动信号的功率谱密度分析 |
第三章 压力脉动特性及挡板有效破碎气泡的作用域 |
3.1 压力及压降分布特性及其随表观气速的变化规律 |
3.1.1 床层内气固流动现象及其随表观气速的变化规律 |
3.1.2 床层内轴向平均压力及其随表观气速的变化规律 |
3.1.3 床层内轴向单位压降及其随表观气速的变化规律 |
3.2 压力脉动标准偏差特性及其随表观气速的变化规律 |
3.3 床面波动高度特性及其随表观气速的变化规律 |
3.4 压差脉动标准偏差特性及其随表观气速的变化规律 |
3.5 压力脉动功率谱密度特性及其随表观气速的变化规律 |
3.5.1 自由床h=0.45m处压力脉动功率谱密度分析 |
3.5.2 挡板床h=0.45m处压力脉动功率谱密度分析 |
3.6 小结 |
第四章 初始装料高度对气固两相流动特性的影响 |
4.1 压力脉动标准偏差特性及其随初始装料高度的变化规律 |
4.2 挡板有效破碎气泡作用域及其随初始装料高度的变化规律 |
4.3 压力脉动功率谱密度特性及其随初始装料高度的变化规律 |
4.4 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的相关科研成果 |
致谢 |
(6)气液两相流差压信号分区方法及区域特征提取研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号与标记 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及其意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文的主要内容及组织结构 |
1.4 本章小结 |
第二章 相关理论与方法基础 |
2.1 气液两相流主要参数 |
2.2 聚类分析 |
2.3 含气率测量 |
2.4 数据插值 |
2.5 两相流差压信号时频分析 |
2.6 本章小节 |
第三章 差压信号分区方法及数据补充研究 |
3.1 实验装置与实验步骤 |
3.1.1 实验装置 |
3.1.2 实验操作流程 |
3.2 基于聚类的数据分析研究结果 |
3.3 基于信号缺失值填充方法研究 |
3.3.1 组均值插值法 |
3.3.2 线性插值法 |
3.3.3 三次样条插值法 |
3.3.4 牛顿插值法 |
3.4 本章小结 |
第四章 差压信号分区时域特征 |
4.1 气相对差压信号的影响 |
4.2 时域统计特征 |
4.3 本章小结 |
第五章 差压信号分区频域特征 |
5.1 气液两相流原始差压信号特征 |
5.2 快速傅里叶变换原理分析 |
5.3 频谱分析 |
5.4 功率谱密度分析 |
5.5 小波变换分析 |
5.6 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(7)基于压力信号的双循环流化床大异重颗粒流动规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 双循环流化床流动特性的研究现状 |
1.2.2 压力信号在流化床特性研究中的应用 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 鼓泡流化床压力信号分析与大异重颗粒流动规律研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验装置与方法 |
2.2.1 实验装置 |
2.2.2 实验物料与工况选择 |
2.2.3 实验方法 |
2.3 压力波动信号的分析与处理方法 |
2.4 实验结果分析 |
2.4.1 大异重颗粒初始流化特性分析 |
2.4.2 基于数理统计的压力波动特性分析 |
2.4.3 基于功率谱密度估计的压力波动特性分析 |
2.4.4 基于HHT变换的压力波动特性分析 |
2.4.5 基于小波多分辨率分析的压力波动特性分析 |
2.4.6 基于递归方法的压力波动特性分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 双循环流化床大异重颗粒流动特性实验研究与模型预测 |
3.1 引言 |
3.2 实验系统简介与实验方法 |
3.2.1 实验系统简介 |
3.2.2 实验方法与工况选择 |
3.3 实验结果分析 |
3.3.1 颗粒循环流率的分析 |
3.3.2 循环物料组分变化的分析 |
3.4 混合颗粒循环流率与物料组分变化的预测模型 |
3.4.1 预测模型原理简介 |
3.4.2 网络预测模型构建与参数选取 |
3.4.3 预测模型比较分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 双循环流化床压力波动特性分析与大异重颗粒流动规律研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验系统与方法 |
4.3 提升管侧大异重颗粒流动规律研究 |
4.3.1 气化室表观气速的影响 |
4.3.2 提升管表观气速的影响 |
4.3.3 初始床层物料量的影响 |
4.3.4 石英砂平均粒径的影响 |
4.3.5 初始稻壳质量分数的影响 |
4.4 气化室侧大异重颗粒流动规律研究 |
4.5 本章小结 |
第5章 故障状态下双循环流化床大异重颗粒流动规律与分类诊断 |
5.1 引言 |
5.2 实验装置与方法 |
5.2.1 实验装置 |
5.2.2 实验方法 |
5.3 故障状态压力波动特性分析 |
5.3.1 结块故障状态压力波动特性分析 |
5.3.2 堵塞故障状态压力波动特性分析 |
5.4 基于压力信号的故障诊断与分类模型 |
5.4.1 故障诊断模型建立 |
5.4.2 模型具体参数设计 |
5.4.3 模型诊断结果分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 基于压力平衡的大异重颗粒双循环流化床动力学模型 |
6.1 引言 |
6.2 双循环流化床系统动力学模型的建立 |
6.2.1 提升管压降模型 |
6.2.2 旋风分离器模型 |
6.2.3 立管模型 |
6.2.4 底部返料管模型 |
6.2.5 气化室模型 |
6.2.6 模型计算方法 |
6.3 模型计算结果分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 论文工作总结 |
7.2 对今后工作的建议与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(8)循环流化床光纤信号的尺度划分和团聚物判定研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景 |
1.3 研究内容与方法 |
2 文献综述 |
2.1 循环流化床的非均匀结构 |
2.2 循环流化床信号的尺度划分 |
2.3 团聚物的研究现状 |
3 实验系统及数据分析方法 |
3.1 循环流化床实验系统 |
3.2 光纤信号的分析方法 |
3.3 本章小结 |
4 基于相关性-时延方程的尺度划分方法构建 |
4.1 尺度划分方法 |
4.2 提升管不同径向位置的尺度分布 |
4.3 光纤信号的微尺度 |
4.4 本章小结 |
5 团聚物的判定方法研究 |
5.1 标准偏差法和小波分析法对比 |
5.2 介尺度信号的团聚物判定阈值 |
5.3 本章小结 |
6 团聚物性质参数分析及相关性表征 |
6.1 团聚物性质参数的径向分布 |
6.2 团聚物性质间的关联 |
6.3 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(9)流化床中煤与成型生物质颗粒流动、传热和燃烧特性基础研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 课题的背景 |
1.2 成型生物质颗粒 |
1.3 流化床燃烧 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 煤和生物质热重特性研究 |
1.4.2 煤和生物质流化特性研究 |
1.4.3 煤和生物质流动传热试验及模拟 |
1.4.4 煤和生物质燃烧污染物排放研究 |
1.4.5 煤和生物质混烧的模拟研究 |
1.5 煤与生物质国内外研究现状总结及问题分析 |
1.6 本课题主要研究目的和研究内容 |
1.7 本章小结 |
第二章 煤与成型生物质热重特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验部分 |
2.2.1 试验原料 |
2.2.2 试验方案 |
2.2.3 燃烧动力学分析 |
2.3 试验结果与讨论 |
2.3.1 煤与生物质单独燃烧的热重分析 |
2.3.2 煤与生物质混烧的热重分析 |
2.3.3 煤与生物质协同作用分析 |
2.3.4 煤与生物质混烧的动力学分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 煤与成型生物质流化特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验系统介绍 |
3.2.1 试验装置 |
3.2.2 试验物料 |
3.3 最小流化速度 |
3.3.1 基本理论 |
3.3.2 最小流化速度测试 |
3.3.3 最小流化速度公式拟合 |
3.3.4 操作流化速度选取 |
3.4 压力脉动信号的分析 |
3.4.1 递归图分析 |
3.4.2 Hilbert-Huang Transform分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 煤与成型生物质流动传热试验及模拟 |
4.1 引言 |
4.2 流动传热试验 |
4.2.1 试验装置及方法 |
4.2.2 试验结果分析 |
4.3 流动与传热模型建立 |
4.3.1 气相控制方程(CFD) |
4.3.2 颗粒运动(DEM) |
4.3.3 传热模型 |
4.4 模型求解 |
4.4.1 网格大小选择 |
4.4.2 时间步长确定 |
4.4.3 FVM-SIMPLE算法求解 |
4.4.4 并行算法优化 |
4.4.5 边界及初始条件 |
4.4.6 计算流程图 |
4.5 DEM-CFD流动传热模拟结果 |
4.5.1 流动模拟 |
4.5.2 颗粒温度模拟 |
4.5.3 颗粒温度变化分析 |
4.5.4 混合指数分析 |
4.5.5 传热量分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 煤与成型生物质流化床燃烧试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 试验设备 |
5.2.1 空气供给系统 |
5.2.2 加料系统 |
5.2.3 燃烧系统 |
5.2.4 烟气净化系统 |
5.2.5 其他 |
5.3 试验材料与过程 |
5.3.1 试验材料 |
5.3.2 床料的选择 |
5.3.3 试验过程 |
5.4 结果和讨论 |
5.4.1 气态污染物排放 |
5.4.2 重金属排放 |
5.4.3 底渣结渣指数分析 |
5.4.4 重金属化学形态和风险评价分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 煤与成型生物质混合燃烧数值模拟 |
6.1 引言 |
6.2 流动模型 |
6.2.1 双流体模型选择的可行性分析 |
6.2.2 基本守恒方程 |
6.2.3 湍流模型 |
6.2.4 颗粒动理学 |
6.2.5 气固两相曳力模型 |
6.3 传热模型 |
6.3.1 能量守恒方程 |
6.3.2 气固两相传热模型 |
6.3.3 气相和壁面传热模型 |
6.4 燃烧化学反应模型 |
6.4.1 守恒方程 |
6.4.2 化学反应模型 |
6.5 模拟对象及数值计算方法 |
6.5.1 模拟对象 |
6.5.2 边界条件和初始条件 |
6.5.3 数值计算方法 |
6.6 模拟结果 |
6.6.1 床内流动状态分析 |
6.6.2 气相温度场分析 |
6.6.3 燃烧气体组分分析 |
6.7 模拟结果与试验值的对比 |
6.7.1 CO |
6.7.2 SO_2和NO |
6.7.3 模拟结果和试验误差率 |
6.8 结论 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要研究成果 |
7.2 创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
学术论文及成果 |
(10)催化裂化提升管进料段结构的优化和动态压力的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
引言 |
第1章 文献综述 |
1.1 催化裂化提升管反应器 |
1.2 传统提升管进料混合段内气固两相流动特征 |
1.3 提升管进料混合段结构优化的研究进展 |
1.4 气固流化床压力脉动信号的研究 |
1.4.1 压力脉动的来源和传播 |
1.4.2 压力脉动信号的分析方法 |
1.5 本章小结 |
第2章 研究内容及实验装置 |
2.1 研究目的 |
2.2 研究内容 |
2.3 实验装置及操作条件 |
2.3.1 实验装置及流程 |
2.3.2 提升管进料段结构 |
2.3.3 实验介质及操作条件 |
2.4 测量仪器及数据处理方法 |
2.4.1 表观气速的测定 |
2.4.2 颗粒循环强度的测定 |
2.4.3 压力脉动强度的测定 |
2.4.4 局部颗粒浓度及速度的测定 |
2.4.5 射流相浓度的测定 |
2.4.6 油剂匹配指数 |
2.5 测点布置 |
第3章 等径提升管进料段内压力脉动强度分布特征 |
3.1 大直径提升管进料段内压力脉动强度分布特征 |
3.1.1 不同轴向截面压力脉动强度的径向分布 |
3.1.2 压力脉动标准偏差的轴向分布 |
3.1.3 压力脉动标准偏差径向分布的经验关联 |
3.2 小直径提升管进料段压力脉动强度分布 |
3.2.1 无喷嘴进气时压力脉动强度的径向分布 |
3.2.2 不同轴向截面压力脉动强度的径向分布 |
3.2.3 压力脉动标准偏差的轴向分布 |
3.2.4 颗粒循环强度对压力脉动标准偏差分布的影响 |
3.2.5 油剂匹配指数与压力脉动标准偏差径向分布的经验关联 |
3.3 本章小结 |
第4章 缩径段进料变径提升管进料段内压力脉动强度分布 |
4.1 无喷嘴进气时压力脉动强度的径向分布 |
4.2 压力脉动强度的轴-径向分布 |
4.2.1 不同轴向截面压力脉动强度的径向分布 |
4.2.2 压力脉动标准偏差的轴向分布 |
4.3 颗粒循环强度对压力脉动标准偏差分布的影响 |
4.3.1 颗粒循环强度对压力脉动标准偏差轴向分布的影响 |
4.3.2 颗粒循环强度对压力脉动标准偏差径向分布的影响 |
4.4 油剂匹配指数与压力脉动标准偏差径向分布的经验关联 |
4.5 本章小结 |
第5章 缩径段以上进料变径提升管进料段内压力脉动强度分布 |
5.1 无喷嘴进气时压力脉动强度的径向分布 |
5.2 提升管进料段压力脉动强度轴-径向分布 |
5.2.1 不同轴向位置压力脉动强度的径向分布 |
5.2.2 压力脉动强度的轴向分布 |
5.3 颗粒循环强度对压力脉动标准偏差分布的影响 |
5.3.1 颗粒循环强度对各参数轴向分布的影响 |
5.3.2 颗粒循环强度对压力脉动标准偏差径向分布的影响 |
5.4 油剂匹配指数与压力脉动标准偏差径向分布的经验关联 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
附录A 主要符号表 |
附录B 小直径进料段内各流动参数径向分布(Uj=41.8 m/s) |
致谢 |
个人简历及在学期间发表的学术论文 |
四、时频分析在循环流化床流型识别中的应用(论文参考文献)
- [1]加压流化床气固流动特性数值模拟及实验研究[D]. 朱晓丽. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020
- [2]气固流化床流型的表征与识别[D]. 王建斌. 东南大学, 2020
- [3]流化床内生物质与床料颗粒混合流动特性研究及热解过程DEM-CFD数值模拟[D]. 王恒. 东南大学, 2020
- [4]基于压力信号的循环流化床多尺度特性研究[D]. 常宇航. 中国石油大学(北京), 2020
- [5]挡板流化床内气固流动的规律[D]. 梁凯光. 河北工业大学, 2019(06)
- [6]气液两相流差压信号分区方法及区域特征提取研究[D]. 魏颖. 中国石油大学(华东), 2019(09)
- [7]基于压力信号的双循环流化床大异重颗粒流动规律研究[D]. 杨新. 华北电力大学(北京), 2019(01)
- [8]循环流化床光纤信号的尺度划分和团聚物判定研究[D]. 吴珊. 中国矿业大学, 2018(02)
- [9]流化床中煤与成型生物质颗粒流动、传热和燃烧特性基础研究[D]. 郭飞宏. 东南大学, 2018
- [10]催化裂化提升管进料段结构的优化和动态压力的实验研究[D]. 赵凤静. 中国石油大学(北京), 2018(01)