分形技术在气固流化研究中的应用

分形技术在气固流化研究中的应用

一、分形技术在气固流态化研究中的应用(论文文献综述)

杨新[1](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。

刘骁[2](2018)在《加压鼓泡流化床压力及颗粒浓度波动特性研究》文中认为加压富氧流化床燃烧是一种非常有前景的CO2捕集技术。探明压力对流化特性的影响,对于加压流化床反应器的设计非常关键。另一方面,加压流化床强化了气固传质,在化工和能源等领域得到了一定的应用。本文研究加压流化床波动特性,选题具有重要的工程价值和学术意义。总体来说,目前对于常压流化床的研究非常广泛、认识充分,对于加压流态化的研究,文献中已有一些报道,但不是非常多。对于加压流化床的一般性规律已有达成共识,如临界流化风速随着压力的增加而减小,但是在加压流态化动态特征以及定量化的认识方面还很不充分。本文设计搭建了加压鼓泡流化床实验台,研究了压力对临界流化速度、床层差压、局部空隙率的变化影响规律,主要结论如下:(1)分别设计了高颗粒浓度和低颗粒浓度装置,为在较宽的颗粒体积分数范围内标定光纤颗粒浓度仪奠定了基础。(2)采用降速法测量了三种床料(粒径为637m、373m、252m的玻璃珠)在不同压力下(0.1 MPa-0.6 MPa)的临界流化风速,临界流化风速随压力的增加而减小,但是减小的梯度随压力的增加而减小。颗粒粒径越大,临界流化风速受压力的影响越明显。例如,在压力升高相同的情况下,粒径最大的颗粒的临界流化速度减少量为0.123m/s,粒径最小的颗粒减小量只有0.028m/s。(3)在确定三种物料在不同压力条件下的临界流化风速的基础上,进行了加压流化床中气固流动特性的实验。工况设定压力:0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa,流速:1.581))-5.081)),每隔0.581))设置一个工况,共计72个工况。在每个工况下,采用差压变送器和光纤探针测量床程差压和颗粒浓度,随后详细分析了差压和颗粒浓度的时序数据。(4)对于不同粒径、流化风速、压力条件下的流化,床层差压波动值随流化风速的增加而增加,随床料粒径的增加而略微增加,随压力的增加而减小。由差压波动特性,可以反映气泡运动的剧烈程度。(5)提高压力,有利于提高乳化相的空隙率,同时降低气泡出现频率,一定程度抑制了气泡的运动。颗粒体积分数波动主频主要分布在3Hz附近。提高流化风速,颗粒体积分数波动主频和幅值均呈现减小的趋势。

朱效宇[3](2017)在《提升管气固两相流动特性及非线性特征分析》文中指出近年来,随着科学技术的发展,作为多相流重要形式之一的气固两相流普遍存在于电力、煤炭、化工、制药、食品等诸多行业,并得到了广泛的应用。但由于气固两相流动系统相界面的复杂性、多变性以及界面速度和其他效应的存在,使其通常呈现出较强的非线性与非稳定性特征,这对进一步认识气固两相流动特性与耦合作用机制造成了阻碍,从而限制了工业设备的结构优化以及生产效率的提高,使得工程实际落后于基础理论研究。因此,采用先进的参数检测技术与现代分析方法从气固两相流动过程着手,深入研究其流动特性以及系统非线性特征是有必要的,具有完善多相流基础理论的理论价值以及指导工业反应器结构优化、放大的工程意义。本文在自行搭建的循环床提升管实验台上,采集了气固两相流动过程压力(压差)信号、流动型态图像样本。结合压差法、数字图像处理技术、多源信息融合理论、分形理论、混沌理论以及递归分析方法主要对提升管内轴向方向压力梯度及颗粒浓度分布进行了研究;对局部区域颗粒运动行为、分布结构及浓度进行了检测;对多源信息的分形特征进行了分析和联系;就不同团聚结构对系统混沌特征的影响机制进行了讨论。首先,采集了提升管不同高度位置间的压差信号,研究了管内轴向方向压力梯度和颗粒浓度分布情况。发现随轴向高度的提升,管内压力梯度和颗粒浓度均逐渐减小。保持颗粒循环流量一定,增加操作气速,可以减小提升管内轴向压力梯度和颗粒浓度分布不均的趋势,同时可以减小流动过程消耗的总压降。其次,利用高速摄像机拍摄提升管底部局部区域气固两相流动过程图像,分析了在不同流态化状态下该区域内颗粒的运动行为和分布形式。在节涌床和湍动床阶段,颗粒分别呈现柱塞式流动结构和顺时针内循环流动结构。在此基础上,基于图像法实现了对稀相输送过程局部颗粒浓度的检测。整合了流动过程中压差信号与流动图像两部分信息,基于分形理论,从多尺度分析的角度研究了各尺度信号所对应的物理意义,并将两种信息的分形特征联系到了一起。最后,人工制造石英砂团聚物。采用递归分析的方法研究了在节涌床和湍动床两种流化状态下,系统混沌特征受团聚物种类和颗粒循环流量的影响。在节涌床状态下,压力信号递归图沿对角线方向发展显着,系统周期性较强。在湍动床状态下,随颗粒循环流量的提高,对于原始物料及产生微团聚的物料,递归图中块状结构增多,沿对角线发展趋势增强,系统周期性增强。对于成核团聚物料,系统混沌特征变化不显着。对于粘结及糊状团聚的颗粒物,递归图孤立点状结构增多,对角线发展趋势减弱,系统随机性增强。

姜华伟[4](2013)在《基于风帽压力波动的流化床气固流态化特征研究》文中进行了进一步梳理循环流化床燃烧是一项成熟的清洁煤燃烧技术,已在电站锅炉得到广泛的应用。由于在运行过程中炉内存在复杂的气固两相流动,循环流化床锅炉的故障率通常高于普通的煤粉锅炉。针对这一问题,国内外普遍利用在流化床气固流态化区域内或炉膛壁面上布置的压力信号测点,测量床内的压力波动信号,来分析不同运行工况下床内的气固流态化特征,从而用于监测流化床的工作状态并及时诊断相关故障的发生。然而所用压力测点由于暴露于床内的气固流态化区域,存在被频繁堵塞、严重磨损的问题,一旦损坏,其监测参数即告失效。为此,本课题提出了基于风帽压力信号测量的流化床内气固流态化特征的分析方法,借助鼓泡流化床、循环流化床冷态试验台,模拟流化床内不同工况及典型故障下的气固两相流动状态,利用统计函数、功率谱密度估计、小波分析、能量加权平均频率、均匀指数等时频域分析方法对测量的布风板风帽压力波动信号进行分析,研究风帽压力波动特性与流化床内气固流态化特征的关系规律,验证所提方法的可行性,为基于风帽压力波动特性的循环流化床锅炉故障诊断建立理论基础。本文首先在鼓泡流化床冷态试验台上,模拟不同床层表观气速、床料颗粒粒径、静床高及加料、放料扰动条件下鼓泡流化床内的气固两相流动状态。测量布风板中心、边壁位置风帽入口处的压力波动信号,利用小波分析将信号分解为不同频率段的子信号,计算子信号的能量值及其占总能量的比值;利用Welch谱估计法得到信号的功率谱密度,用于分析信号的频率域特征。其次,在循环流化床冷态试验台上,模拟不同一次风表观气速、床料颗粒粒径分布、系统装料量、二次风量等条件下,循环流化床内的气固两相流动状态;模拟不同返料风表观气速、系统颗粒循环流率的条件下,循环流化床流动密封阀内的气固两相流动状态。测量循环流化床内及流动密封阀内不同位置风帽的入口压力波动信号,计算信号的统计平均值和标准差,用于分析风帽压力的总体变化趋势和波动幅度;利用小波分析将信号分解为不同频率段的子信号,计算子信号的能量值及其占总能量的比值,用于分析床内不同频段的压力波动特征;利用预白化-后着色谱估计法估计信号的功率谱密度,然后计算信号的能量加权平均频率,用于分析床内的整体压力波动频率;提出了均匀指数,用于分析循环流化床内的流化均匀性以及流态化流型的转变。之后,在循环流化床冷态试验台上,通过堵塞返料侧与加料口侧边壁风帽的部分出口小孔,模拟循环流化床内易发生堵塞区域的风帽局部堵塞故障;通过向床内添加不同质量、不同粒径的大颗粒床料,并同时取出相同质量的原床料,模拟循环流化床内不同程度的结块故障。在模拟故障工况下,测量床内相应位置风帽的入口压力波动信号,利用统计分析、小波分析、均匀指数等方法,分析风帽局部堵塞、结块故障对床内风帽压力波动特性和气固流态化特征的影响。上述实验研究发现,鼓泡流化床风帽压力波动特性能够反映鼓泡流化床内表观气速、床料颗粒粒径、静床高、横截面方向位置等变化时的气固流态化特征变化;循环流化床内风帽的压力波动特性能够反映循环流化床内一次风表观气速、床料颗粒粒径分布、系统装料量、二次风量、横截面方向位置等变化时的气固流态化特征变化;流动密封阀内风帽的压力波动特性则能够反映流动密封阀内返料风表观气速、颗粒循环流率等变化时的气固流态化特征变化;流化床内发生风帽局部堵塞或结块故障时的风帽压力波动特性可以反映床内相应故障的发生。

任聪静[5](2010)在《多相流体系临界现象的转变和调控》文中研究说明在复杂多变的多相流体系中,准确检测各种操作参数的关键是如何用最佳的检测手段提取体系中的有效信息进行分析。利用反映多相流动特性的波动信号,通过从中提取出的特征信息,从而实现多相流参数的测量一直是多相流检测领域的一个研究热点。在多相流体系中,广泛存在各种临界现象,其转变方式和规律是多相流反应器的重要调控依据。因此,将各种临界现象作为一种特殊的问题加以研究,分析不同操作条件下临界现象的产生和转变规律,建立波动信号与各种临界参数的直接关联,不仅极富挑战性,同时对于掌握多相流体系的流动状态以解决实际生产中涉及多相流体系的各种具体问题具有重要意义。针对多相流体系中存在的各种临界现象以及关键参数,本研究选择了具有实时在线、安全环保、简便准确、不侵入流场以及适合工业装置等恶劣外部环境特点的声发射测量技术作为手段,结合频谱分析、小波分析以及多尺度分析方法等多种分析手段,通过单通道和多通道测量方法,分析了时域和空间两个层面存在的各种临界现象,获得了多相流体系中气固两相体系和液固两相体系的关键参数与声信号存在的直接关联。首先,通过单通道随时域变化的信号特征分析,建立了包括临界流化速度、临界湍动速度、临界悬浮转速等临界参数的判断准则;其次,通过多通道随空间变化的信号特征分析,建立了包括颗粒流动结构、流化质量恶化、淤浆悬浮高度等临界现象的判断准则;最后,以多相流体系中的气固流化床为例,基于临界现象理论,针对不同颗粒流动结构的本质及其转变规律,建立了颗粒流动结构的调控依据。分别获得了包括分布板结构、布气方式、外加搅拌设备以及床结构等因素对气固体系颗粒流动结构的影响规律,提出了不同因素影响下相应的流化质量改善策略,为工业生产提供了重要依据。本论文的主要研究成果如下:1.基于单通道声发射技术,研究了多相流体系中随时域变化的各种临界现象。通过分析声信号的时域特征变化,建立了各种时域临界参数的判断准则。其中包括代表气固流化床流型临界转变的临界流化速度、临界湍动速度和代表液固搅拌体系流型临界转变的临界悬浮转速。1)在气固流化床体系中,采用频谱分析,得到了气固流化床中固体颗粒碰撞壁面产生声信号的机理和特征。实验结果表明,声信号的能量和方差随气速呈现规律性的变化,能量值和方差值在临界流化速度和临界湍动速度附近均有阶跃性的增长。基于此,提出了能量比和方差比的概念,研究发现在流型临界转变处存在能量比和方差比的极值。由此,得到了基于声发射技术的气固流化床中流型临界现象转变的判断依据,即当声能量比或方差比达到最大值时对应的表观气速为临界流化速度,能量比或方差比达到次最大值时对应的表观气速为临界湍动速度。同时,实验考察了不同Geldart分类颗粒对流型临界转变的影响,对比分析了不同分类颗粒的流化特性。2)在液固搅拌釜体系中,结合声信号的频谱分析、小波分解和R/S分析,得到了搅拌釜反应器中固体颗粒碰撞壁面产生声信号的机理和特征。根据各小波尺度下声信号的Hurst指数变化规律,获得了液固搅拌釜中代表固体颗粒相运动特征的声信号特征频段(S1尺度)。实验结果表明,声信号特征频段能量随搅拌转速呈现规律性的变化。基于此,选取特征频段的能量分率值作为特征参数,根据s1尺度能量分率值随搅拌转速的变化规律,提出了搅拌釜反应器中流型临界转变的判断依据,即当声信号特征频段能量分率快速减少并开始趋于稳定时所对应的搅拌转速为临界悬浮转速。同时,实验考察了粒径、表观浆液浓度和桨叶离底高度等操作条件对临界悬浮转速的影响规律。结果表明,临界悬浮转速随着粒径、浆液浓度和桨叶离底高度的增加而增加。2.基于多通道声发射测量技术,研究了多相流体系中随空间变化的各种临界现象。通过分析声信号的空间特征变化,建立了各种空间临界现象的判断准则。其中包括代表气固流化床中流化质量临界转变的颗粒流动结构和代表液固搅拌体系两相混合均匀程度临界转变的淤浆悬浮高度。1)在气固流化床反应器中,沿壁面不同高度设置多通道声发射探头,结合声信号能量分析,得到了固体颗粒不同分布和运动方式呈现的循环流动结构。利用声信号能量的空间分布,获得了表征流化质量临界转变的流动结构的判断依据,揭示了聚乙烯流化床内存在大、小两个循环的整床流动模式,两个循环的分界即为颗粒流化滞留区域。根据声信号能量沿床高的变化规律可以确定滞留区的位置,在滞留区位置声能量存在极小值,对应为颗粒运动相对不活跃的区域,聚合物团聚和结块现象容易在此区域产生。同时,通过考察不同操作条件如表观气速、颗粒粒径、静床高以及颗粒种类对颗粒流动结构临界转变的影响,得到了相应的流动结构转变规律。实验发现,除静床高外,表观气速、粒径大小和颗粒种类均对流动结构存在较大影响,当上述操作条件变化时,颗粒流动结构往往随之发生改变,流动结构在单循环和双循环之间转变。研究表明,利用不同操作条件下声信号能量在空间的分布规律,获得整床颗粒的流动结构和滞留区位置,可以为工业生产过程提供稳定操作的依据,以改善反应器的流化质量。由于滞留区高度对应为颗粒运动不活跃的位置,在实验室冷模装置中考察了结块存在时,颗粒流动结构的临界转变规律。通过人为模拟结块产生(在流化床中添加不同重量的结块),考察了结块尺寸对循环模式的影响。结果表明,当结块尺寸达到一定程度时,聚乙烯颗粒流动结构出现了临界转变,由单循环流动结构转变为双循环流动结构,而结块所处高度对应于大、小循环界面的滞留区位置。实验结果从另一角度阐明了滞留区存在与结块产生的因果联系。由此说明,当流化床内存在的结块到达一定量以后,结块影响的区域变大,甚至改变了整床的颗粒分布和运动方式,转变了循环模式。同时,基于气固流化床颗粒流化结构的理论,提出了利用“颗粒温度”概念来定量表征流化床不同位置颗粒运动活跃程度的理念。根据颗粒作用于器壁产生声信号的机理以及“颗粒温度”的本质特征,首次建立了基于“颗粒温度”和声发射技术的定量表示颗粒运动活跃程度的理论模型。结合实验数据,推导得出了颗粒温度的计算公式,获得了流化床内不同区域(主流区和滞流区)的颗粒温度空间分布。基于此,提出了“临界颗粒温度”和“临界操作气速”的概念,进而得到了气固流化床良好流化的判据,即当流化床内所有区域的颗粒温度均大于临界颗粒温度(r*≥T*cr)时,床内颗粒具有一定的活跃程度,整床流化质量良好,没有出现团聚结块的流化床故障。基于判据,得到了不同颗粒粒径下的临界操作气速。利用临界颗粒温度和临界操作气速,可对工业上生产监控和操作优化起到指导作用,由此实现了声发射技术定量监测反应器流化质量及其临界转变的实时在线测量。2)在液固搅拌釜体系中,沿反应器壁面不同高度设置多通道声发射探头,研究了声信号在空间的分布规律。根据颗粒运动碰撞搅拌釜壁面产生声信号的机理,结合频谱分析、小波分解和R/S分析,发现代表颗粒相运动特性的声信号特征频段能量值与液固两相的混合程度紧密相关。随着搅拌釜轴向高度位置的增加,声能量值呈现规律性的变化。基于此,提出了声发射技术测量搅拌釜淤浆悬浮高度的判据,即当声信号特征频段能量或能量比出现阶跃性变化时对应的高度为淤浆悬浮高度,利用此判据,实现了基于声发射技术的液固体系混合程度临界转变的实时在线测量。同时,通过改变颗粒尺寸、搅拌桨的形式(盘式涡轮和桨式叶轮)等操作条件,验证了声发射技术测量淤浆悬浮高度的判据,实验结果与目测法很好地吻合,两种桨型实验的平均相对误差分别为6.5%和8.9%,具有较高精度。3.以多相流体系中的气固流化床为例,基于临界现象理论,建立了颗粒流动结构的临界调控依据,分别获得了包括外加搅拌设备、不同布气方式、不同分布板结构以及不同床结构下颗粒流动模式的临界转变规律,并提出了相应的流化质量改善策略。1)通过在气固流化床中引入外加搅拌装置,指出了搅拌桨叶作用对颗粒流动结构具有较大影响。由于搅拌桨的作用,床内粒子不断被带入气泡内部,床内气泡不断破碎,使得大气泡、沟流和节涌减少甚至消失,保持了流化床良好的流化状态。实验发现,对比没有搅拌作用时的颗粒流动结构,搅拌桨叶的引入强化了流化过程,在加强气泡相和颗粒相相互作用的同时,消除了滞留区域,减少了流化的不均匀和不稳定,同时使得料位更加稳定。2)通过改变孔板型气体分布板的布气方式,设计了内圆-外环相同面积的两路不同进气方式,系统分析了不同表观气速下的声能量空间分布与流动结构之间的变化关系。实验发现,颗粒流动结构受到表观气速大小和布气方式的共同影响。同时利用声信号能量的空间分布规律,获得了不同布气方式下整床的颗粒运动方向和气泡分布情况。结果表明,内环和外环两种不同的布气方式造成了截然不同的颗粒运动结构。3)针对四块不同结构的气体分布板,利用声发射技术研究了装载不同分布板的流化床颗粒死区分布情况以及流动结构的临界转变。通过不同区域的声信号能量和方差分析,得到了颗粒死区分布和流化均匀性的判断依据。同时,实验对比并分析了不同分布板结构对流动结构的影响及其内在原因,筛选得出了满足压降稳定性及流化质量良好的抗沉积分布板,提供了分布板优化设计的方法。4)针对二维气固流化床,实验考察了床结构对颗粒循环模式的影响。结果表明,二维流化床由于受到边壁效应的影响,其流动结构与三维流化床存在较大差别,气泡只能在二维空间发展,床内更容易出现大尺寸扁平气泡。因此,在二维床中容易形成节涌等不稳定流化状况,并且不能形成类似三维床的整体循环。同时,分析了不同表观气速、静床高等操作条件下声信号能量的变化规律。研究表明,表观气速和静床高的增加均使声能量相应增加。结合不同高度声能量和标准偏差分析,证明了声发射检测方法能真实反映反应器内的颗粒运动规律。

刘燕[6](2010)在《竖直管内汽(气)液固多相流动沸腾过程的流体动力学研究》文中进行了进一步梳理管内流动沸腾过程是流动与沸腾两种基本物理过程的有机结合。而将固体颗粒加入到沸腾两相流动过程中形成汽液固三相流动,能够很好地解决换热管内的防除垢问题,且能达到强化传热目的。但其复杂的流动特性使人们采用已有的研究方法很难揭示系统内存在的非线性特征,从而影响对沸腾多相流系统的认识和该技术的推广应用。本文利用非线性研究方法中的混沌理论作为研究工具,通过自己编写有关计算混沌特征量的程序,考察汽(气)液固多相流动沸腾过程的流体动力学特性,为此类系统的应用提供更加坚实的理论依据。以蒸发器内的竖直换热管为对象,考察了气液固三相、汽液两相及汽液固三相自然循环流动、汽液两相及汽液固三相强制循环流动过程,通过对多相流动沸腾过程的压力波动信号的确定性混沌分析,首次对竖直管内汽(气)液固多相流动沸腾过程的压力波动信号进行了混沌识别,证明此类系统具有混沌特征。另外,对汽液两相自然循环流动过程的温度时间序列进行了较深入分析。理论和实验研究结果表明:大颗粒的气液固三相循环流化床的压力波动信号具有混沌信号的特征。热流密度的变化对多相沸腾系统的功率谱密度函数有一定的影响,且功率谱密度函数的主峰个数及第一主峰的起始频率能反映出流型的变化规律。汽液两相自然循环流动中,随着介质粘度的增加,加热段循环温度降低,循环过程更加稳定。不同表观液速下,随着热流密度的增加,汽液两相强制循环流压力波动信号的分维数有变大的趋势,说明汽液两相流动的复杂程度在加剧,流动接近随机运动。热流密度对汽液两相流压力波动信号的关联维数、Kolmogorov熵和Lyapunov指数均有较明显影响,且都为有限正值,可用这些非线性特征参数预测流型的变化。汽液固三相自然循环及强制循环流动过程中,颗粒体积分率对压力波动信号的关联维数、K熵及Lyapunov指数均有影响,且可从这些特征参数对流动状态进行粗略划分。在沸腾两相流中加入固体颗粒使流动过程更加稳定,且能较好地将流动状态控制在泡状流阶段,有利于系统的稳定操作。

何强勇[7](2010)在《流化床压力信号的混沌特性分析及流型识别方法》文中研究指明气固流化床是化工、电力、石油等生产过程中的重要装置,获取流化床的流型和流型转换的信息对提高流化床的性能和传热、传质效率至关重要,不同的流型,传热性能和流动机理是不相同的。因此,准确的识别流型是气固两相流参数检测的一项重要内容。但同时由于气固流化床内气泡运动行为是一个非常复杂且动态非线性,对研究流化床压力脉动信号的特征和流型识别带来了很大的困难。本文在大量数据的基础上,将二代小波、混沌理论、多重分形技术、人工鱼群优化算法、神经网络等理论运用到信号分析和流型识别中,无论是从理论还是实验两方面都系统的探讨了信号的特征和流型的识别。首先,在气固流化床实验系统台上,获取各流型的压力波动信号。其次,采用二代小波对获取的压力脉动信号进行除噪,消除实验过程中由于风机的振动、实验装置不稳定等造成的噪声信号。接着用混沌理论和多重分形技术对各流型进行混沌特性分析,并计算其各流型的特征参数,包括Hurst指数、李亚普诺夫指数、关联维数、D2熵,以及多重分形的参数。比较在不同流型下表现出的混沌特征和不同的流型机理。最后,采用人工鱼群算法优化BP神经网络,并把混沌参数作为识别的特征量,计算识别效率,并与BP和Elman神经网络作了比较,得出最优识别结果。本文是首次采用混沌理论与人工鱼群算法相结合对流化床的压力脉动信号进行混沌特性分析与识别,为更好的描述流化床流型转换机理和定量的识别流型提供了一种新的有效的在线辅助诊断工具,从理论上和技术上为流化床流型识别提供了新的方法,也为后续研究工作与实际应用打下了基础。

范振儒[8](2010)在《基于气固两相流流型图像的多参数检测方法》文中认为气固两相流作为最重要的多相流形式之一,广泛存在于有色、冶金、建材、电力、化工、食品等许多行业中。但由于流体流动特性的复杂多变,使得两相流参数检测难度较大。许多两相流参数的检测技术和方法大都处于实验室应用研究阶段,这与两相流在工程领域的广泛性极其不相适应。因此,发展多相流检测与分析的新技术,对实现流化床气固两相流动的机理分析,指导相关设备的设计和运行具有重要意义。本文将高速摄影法应用到气固两相流动参数的检测中,实现了可视化、非接触测量,不会干扰生产设备的正常运行,即使在高速气固两相流中,也可通过调节拍摄频率来得到较为清晰的流动图像,有较大的适用范围。在大量实验数据基础上,将图像处理技术、人工神经网络、光流分析法和多重分形理论应用到流动参数检测中,从理论和实验两个方面系统地探讨了基于流动图像的多参数检测方法。首先,在流化床气固两相流实验台上,利用高速摄影机获得了流化床气固两相流动的图像。接着,对图像数据样本进行预处理,并分别提取了流型图像中的灰度直方图统计特征、傅里叶变换纹理特征、小波-分形特征以及多重分形特征。然后,将上述特征向量的训练样本分别送入BP神经网络、概率神经网络和遗传神经网络中进行训练,实现了对流动图像的流型智能化识别。识别结果表明,用图像傅里叶变换纹理特征和概率神经网络组合的识别效果最好,但与其他组合相比,识别率相差不大;小波-分形特征和多重分形特征还能够揭示气固两相流动的内部运动规律,更适用于两相流运动机理分析。其次,扩充了在稀相流动中,用图像法可检测到的流动参数内容,实现体积空隙率的检测。最后,将光流分析法引入气固两相流动的流场、速度场和等涡量场的检测,讨论了典型流型图像的流场、速度场的分布情况,为定量分析气固两相流动的运动机理和指导相关设备的设计提供了一种有效的辅助诊断工具。从理论上和技术上为气固两相流动参数的检测提供了新方法。

姜晓静[9](2008)在《多相流动的随机信号结构分析》文中研究说明多相流体系的随机信号分析是多相流反应器研究的重要方面,如何从复杂的随机时间序列信号中分析并提取出与过程参数及变量最相关的信息,是问题的重点及难点。本文将信号分析方法与多尺度概念相结合,系统地提出了基于小波分析与R/S分析的多相流体系随机信号多尺度结构判别标准,分析了各信号尺度与物理尺度之间的对应关系,并将此判别标准引入到多相流体系声发射信号检测中。通过信号结构与物理尺度之间的对应关系,揭示了气固流化床中的声发射机理,依据此机理实现了气固流化床中颗粒粒径分布的声发射检测。通过对信号尺度与物理尺度对应关系的分析,得到了液固搅拌釜中声发射信号结构与临界搅拌转速、淤浆悬浮高度之间的关系,并建立了相应的判断准则,实现了临界搅拌转速及淤浆悬浮高度的快速、准确、灵敏、环保的在线检测。本文的主要创新工作包括:1.将R/S分析与小波分析相结合,根据不同小波尺度Hurst指数的变化规律,建立了多相流随机信号多尺度划分的标准,将多相流体系随机信号划分为微尺度(Hurst指数均小于0.5)、介尺度(既有大于0.5的Hurst指数,也有小于0.5的Hurst指数)和宏尺度(Hurst指数均大于0.5)。2.通过对气固流化床的声发射信号与压力脉动信号的结构比较,以及气固流化床、气力输送、气液固淤浆鼓泡床、液固环管及液固搅拌釜中声发射信号多尺度结构差异比较,建立了多相流体系随机信号多尺度结构与物理多尺度的对应关系,认为在有固体颗粒存在的多相流体系,微尺度信号代表了颗粒相对于主体流动的运动状态;介尺度代表主体流相对于系统的运动或者不同主体流之间的相互运动;宏尺度则反映整个系统状态随时间的变化。3.根据固体颗粒与壁面碰撞产生声波的机理,完善了反映颗粒性质、运动和频率关系的声波频率模型,以及反映颗粒粒径分布与声信号结构关系的Hou-Yang方程,对原有模型推导及说明的错误及疏漏进行了改进。通过在流化床冷模装置(Φ150)及工业流化床聚合反应器装置中声发射信号的分析,提出了更适合工业在线测量的混合粒径标定方法。4.基于声信号的小波分解和R/S分析,以固体颗粒碰撞壁面产生的声发射信号所在的高频区域(微尺度)的声能量分率值(R1)为特征参数,研究声能量分率随搅拌转速的变化规律,提出了搅拌釜临界搅拌转速的测量判据,即声能量分率快速减少并开始趋于稳定时所对应的搅拌转速即为临界搅拌转速。以水-玻璃珠体系为例,声发射方法测量值与目测值之间的平均相对误差为3.51%,表明声发射技术能快速、准确、灵敏地实现临界搅拌转速的测量。5.根据颗粒运动碰撞壁面产生声波的机理,结合声信号的频谱分析、小波分解和R/S分析,利用声波信号随搅拌釜轴向的规律性变化,发现测量点的声能量与主体区平均能量之比RE出现二次阶跃性变化,基于此,提出搅拌釜淤浆悬浮高度的判据,即RE随搅拌釜轴向的二次阶跃性变化的分界线分别为淤浆悬浮高度和液位高度。以水-玻璃珠体系为例,RE为0.62时对应的高度即为淤浆悬浮高度。对于6叶盘式涡轮桨,与目测法相比,淤浆悬浮高度的平均相对误差为7.1%。对于2叶桨式叶轮,与目测法相比,淤浆悬浮高度的平均相对误差为11.8%。可见,声发射法克服了取样法的繁琐和观察法的主观,实现了搅拌釜淤浆悬浮高度的快速、灵敏和非侵入式的在线检测。

徐显骏[10](2007)在《聚乙烯气固流化床的基本流动参数的测定》文中认为气相流化床乙烯聚合生产工艺中,分布板是保证气固流化床具有良好而稳定的流态化状态的重要构件,直接影响流化床内颗粒的流动模式和流化均匀性,是流化床聚合反应器设计所必需考虑的关键部件。寻找能快速、准确、灵敏、环保地测定聚乙烯气固流化床中包括起始流化速度、流动模式、流化均匀性和分布板上死区在内的基本流动参数的方法,继而揭示不同分布板的优劣性,不仅有助于加深对流化床聚合反应器的认识、加快分布板的改造和设计,而且对于聚合反应的安全生产和优化操作、工业反应器的开发设计具有重要的指导意义。针对目前聚乙烯气固流化床分布板存在着抗沉积能力不强、稳定性不高、易被活性物质堵塞等缺陷,本文设计了新型的抗沉积分布板,并以三种不同结构的分布板为参照,采用声发射检测技术,研究测定聚乙烯气固流化床包括起始流化速度、颗粒的流动模式等基本流动参数,在线检测分布板上死区的存在与否和风帽的射流特性,为分布板的设计和筛选提供了新的方法。本论文主要的创新性工作包括:(1)设计并制备了适用于聚乙烯气固流化床的新型抗沉积分布板,该分布板具有抗沉积能力强、物料流化充分、基本没有死区、生产稳定、操作灵活和生产周期长等优点。(2)利用声发射检测技术,在分布板下采集气固流化床颗粒作用于分布板产生的声信号,结合频谱分析,提出声发射测量起始流化速度和起始湍动速度判据,即当声信号的能量比或均方差比达到最大值时的表观气速为起始流化速度,当声信号的能量比或均方差比达到次最大值时的表观气速为起始湍动速度。同时,通过对声波信号的多尺度小波或小波包分析,发现各尺度能量分率随气速变化存在着规律性的演化行为,建立了颗粒流化的能量分配理论,包括能量一次分配理论和能量再分配理论。基于气固流化床颗粒流化的能量分配理论,提出了判断起始流化速度和起始湍动速度的新方法,即能量达到第一次分配平衡时,气速为起始流化速度,当能量达到再分配平衡时,气速为起始湍动速度。根据两种判据得到的聚乙烯起始流化流化速度均为0.08m/s,与经典的压差法和文献上的压力脉动法测得的起始流化速度完全一致。(3)采用声发射检测技术,通过测量气固流化床声能量的轴向分布,获得了装载不同分布板时气固流化床的颗粒流动模式。研究表明,颗粒的流动模式和分布板结构密切相关,装载抗沉积分布板或北欧化工分布板时,颗粒的流动模式为带滞留区的双循环流动模式,而装载齐鲁中试分布板和改进齐鲁中试分布板时为无滞留区的单循环流动模式。同时,通过测量气固流化床壁面不同方位声能量轴向分布,考察了不同分布板的偏流程度。研究发现,抗沉积分布板和北欧化工分布板流化均匀性较好,而齐鲁中试分布板和改进齐鲁中试分布板流化均匀性较差,存在着一定程度的偏流。(4)利用声发射技术,通过采集分布板下不同位置的声信号,结合频谱分析,发现声能量的分布直接反映了分布板死区的分布,继而提出了聚乙烯流化床分布板上死区存在的判断准则,即当某区域的声波能量值与分布板上最大声波能量值的比值不大于40%时,表明该区域为分布板死区。判据得到了摄像法的检验。对分布板的死区研究表明,抗沉积分布板通过采用新型风帽,有效地提高了抗沉积分布板风帽出口气体流速,较好地消除了分布板死区,提高了分布板性能。而其它参照分布板均存在着不同程度的死区区域,影响流化质量。(5)采用声发射技术,针对单风帽分布板,结合声信号的频谱分析,能够较为准确地测量出风帽的喷射距离。和摄像法相比,具有较好的精度。实验结果表明,新型风帽喷射距离为参照风帽的两倍左右,该风帽在具有更大的吹扫面积的同时,喷射气速的变大更能保证大颗粒不在板上沉积,抗沉积能力得到加强。与此同时,利用称重法对四种分布板的漏料情况进行了考察。实验发现,抗沉积分布板漏料量最少,具有更好的防漏料效果。

二、分形技术在气固流态化研究中的应用(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、分形技术在气固流态化研究中的应用(论文提纲范文)

(1)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

(2)加压鼓泡流化床压力及颗粒浓度波动特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 流化床技术
        1.1.2 加压富氧燃烧技术
        1.1.3 加压流化床研究意义
    1.2 加压流化特性研究现状
        1.2.1 临界流化风速
        1.2.2 气泡特性
        1.2.3 波动特性
    1.3 研究内容
    1.4 本章小结
第二章 加压鼓泡流化床实验台
    2.1 实验设备
        2.1.1 鼓泡流化床
        2.1.2 颗粒浓度信号测量系统
        2.1.3 差压信号测量系统
        2.1.4 颗粒浓度标定
    2.2 实验物料
    2.3 实验方法
        2.3.1 光纤探头标定结果
        2.3.2 差压分析方法
        2.3.3 颗粒浓度分析方法
        2.3.4 数据的预处理
    2.4 本章小结
第三章 临界流化风速和差压波动特性
    3.1 临界流化速度
    3.2 实验工况的确定
    3.3 差压的时序值
    3.4 差压的标准差
    3.5 本章小结
第四章 颗粒体积分数的动态特性
    4.1 颗粒体积分数时序数据
    4.2 颗粒体积分数时均值
    4.3 颗粒体积分数的频谱特性
    4.4 颗粒浓度的小波分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 不足与展望
致谢
参考文献

(3)提升管气固两相流动特性及非线性特征分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 气固两相流动特性研究方向及进展
        1.2.1 流动结构的非均匀性研究
        1.2.2 气固流型及流型的识别
        1.2.3 气固系统非线性特征研究及短期预测
        1.2.4 团聚作用机理研究
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 轴向压力梯度及颗粒浓度分布
    2.1 提升管实验平台
    2.2 压力梯度轴向分布规律研究
        2.2.1 压力梯度沿轴向的变化规律
        2.2.2 表观气速对压力梯度轴向分布的影响
        2.2.3 颗粒粒径对压力梯度轴向分布的影响
        2.2.4 操作气速和颗粒粒径对总压降的影响
    2.3 颗粒浓度沿轴向分布规律研究
    2.4 本章小结
第3章 局部颗粒运动行为分析及浓度检测
    3.1 提升管气固两相流动图像的采集
        3.1.1 实验系统与操作流程
        3.1.2 图像采集系统
    3.2 流型图像的预处理方法
        3.2.1 图像去噪
        3.2.2 图像增强
        3.2.3 图像分割
    3.3 底部区域颗粒分布情况及流动结构分析
        3.3.1 底部区域颗粒分布规律
        3.3.2 底部区域颗粒流动结构
    3.4 稀相输送过程颗粒浓度的图像法检测
        3.4.1 图像法检测颗粒浓度的原理
        3.4.2 检测结果与分析
    3.5 本章小结
第4章 多源信息分形特征分析
    4.1 实验系统与操作条件
    4.2 分形与分维
    4.3 压差波动信号的多尺度分形分析
        4.3.1 基于db_2小波变换的R/S分析
        4.3.2 基于HHT变换的R/S分析
    4.4 流动图像分形特征分析
    4.5 压差信号分形特征与图像分形维数的联系
    4.6 本章小结
第5章 系统混沌特征的递归分析
    5.1 实验部分
        5.1.1 实验装置及材料
        5.1.2 实验流程及操作条件
    5.2 递归图及递归定量分析
        5.2.1 递归图分析
        5.2.2 递归定量分析
    5.3 颗粒团聚的分区域辨识
    5.4 压力信号递归图分析
    5.5 压力信号递归定量分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(4)基于风帽压力波动的流化床气固流态化特征研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
Contents
主要符号表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 流化床压力波动的模型研究
        1.2.2 基于压力波动的流化床流型识别与转变研究
        1.2.3 基于压力波动的流化床宏观流体动力特性研究
        1.2.4 基于压力波动的流化床内颗粒混合与混燃特性研究
        1.2.5 压力波动特性分析在流化床参数测定中的应用
        1.2.6 压力波动特性分析在流化床故障诊断中的应用
    1.3 本文研究内容
第2章 基于风帽压力波动的鼓泡流化床内气固流态化特征研究
    2.1 实验装置及实验方法
    2.2 实验数据的分析和处理方法
        2.2.1 统计分析
        2.2.2 功率谱密度估计
        2.2.3 小波分析
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 空床风帽压力波动特性分析
        2.3.2 表观气速的影响
        2.3.3 床料颗粒粒径的影响
        2.3.4 静床高的影响
        2.3.5 加料和放料扰动的影响
        2.3.6 横截面方向位置的影响
    2.4 本章小结
第3章 基于风帽压力波动的循环流化床内气固流态化特征研究
    3.1 实验装置及实验方法
    3.2 实验床料
    3.3 实验数据的分析和处理方法
        3.3.1 功率谱密度估计
        3.3.2 能量加权平均频率
        3.3.3 均匀指数
    3.4 实验结果与讨论
        3.4.1 空床风帽压力波动特性分析
        3.4.2 一次风表观气速的影响
        3.4.3 床料颗粒粒径分布的影响
        3.4.4 系统装料量的影响
        3.4.5 二次风量的影响
        3.4.6 床内横截面方向位置的影响
    3.5 本章小结
第4章 基于风帽压力波动的流动密封阀内气固流态化特征研究
    4.1 实验装置及实验方法
    4.2 实验数据的分析和处理方法
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 返料风表观气速的影响
        4.3.2 系统颗粒循环流率的影响
    4.4 本章小结
第5章 循环流化床典型故障的风帽压力波动特性研究
    5.1 实验装置及实验方法
    5.2 实验数据的分析和处理方法
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 风帽局部堵塞的影响
        5.3.2 结块故障的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 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

(5)多相流体系临界现象的转变和调控(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 本研究的目的和科学意义
    1.2 本研究的主要工作
第二章 文献综述
    2.1 多相流关键参数测量的综述
        2.1.1 临界流化速度和临界湍动速度
        2.1.2 流化床的颗粒流动结构
        2.1.3 流化床流化质量判别和分布板故障诊断
        2.1.4 搅拌釜临界悬浮转速的测量
        2.1.5 搅拌釜淤浆悬浮高度
    2.2 声发射检测技术
        2.2.1 声发射技术的发展
        2.2.2 声发射技术的应用现状
        2.2.3 声发射采集装置和程序
        2.2.4 振动传感器
    2.3 声信号的主要分析方法
        2.3.1 声信号的线性分析方法
        2.3.2 声信号的非线性分析方法
    2.4 课题的提出
    2.5 小结
    参考文献
第三章 实验装置与方法
    3.1 实验装置
        3.1.1 气固流化床实验装置
        3.1.2 气固搅拌流化床装置
        3.1.3 气固流化床中的不同分布板结构
        3.1.4 气固二维流化床
        3.1.5 液固搅拌釜实验装置
    3.2 声波测量装置测量原理
    3.3 实验物料
        3.3.1 气固体系实验物料
        3.3.2 液固体系实验物料
    3.4 实验方案
    参考文献
第四章 单通道AE测量及多相流临界现象的研究
    4.1 气固流化床中的单点临界现象研究
        4.1.1 实验
        4.1.2 Geldart颗粒类型
        4.1.3 声波测量点的选择
        4.1.4 临界流化速度和临界湍动速度的声波测量
        4.1.5 压差法判断临界流化速度
        4.1.6 压力脉动法判断临界湍动速度
        4.1.7 不同Geldart分类物料对结果的影响
        4.1.8 公式法判断临界流化速度与临界湍动速度
    4.2 液固搅拌釜中的单点临界现象研究
        4.2.1 实验
        4.2.2 声信号的小波分析和临界悬浮转速的测定
        4.2.3 粒径和表观浆液浓度对临界悬浮转速的影响
        4.2.4 桨叶离底高度对临界悬浮转速的影响
        4.2.5 颗粒种类对结果的影响
    4.3 小结
    符号说明
    参考文献
第五章 多通道AE测量及多相流临界现象的研究
    5.1 气固流化床中的多点临界现象
        5.1.1 实验
        5.1.2 高密度聚乙烯颗粒流动结构
        5.1.3 表观气速对流动结构的影响
        5.1.4 颗粒粒径对流动结构的影响
        5.1.5 静床高对流动结构的影响
        5.1.6 颗粒种类对流动结构的影响
        5.1.7 故障流态化下流动模式的临界转变
        5.1.8 颗粒温度与滞留区故障的判断
    5.2 液固搅拌釜中的多点临界现象
        5.2.1 实验
        5.2.2 R/S结果分析
        5.2.3 淤浆悬浮高度声测量的判据
        5.2.4 不同搅拌桨和颗粒直径下淤浆悬浮高度的测量
    5.3 小结
    符号说明
    参考文献
第六章 颗粒流动结构的转变和调控
    6.1 引入搅拌后的气固流化床颗粒流动结构
        6.1.1 实验装置及条件
        6.1.2 无搅拌时颗粒流动结构
        6.1.3 引入搅拌时的颗粒流动结构及其临界转变
    6.2 改变分布板布气方式的颗粒流动结构及其临界转变
        6.2.1 均匀布气时的流动结构
        6.2.2 不均匀布气时的流动结构
    6.3 不同分布板结构下的颗粒流动结构及其临界转变
        6.3.1 实验用不同分布板结构
        6.3.2 压降的考察
        6.3.3 分布板死区分布与流动结构的声发射研究
    6.4 二维流化床的颗粒流动结构
        6.4.1 二维床典型颗粒流动结构
        6.4.2 二维床与三维床颗粒流动结构的区别
        6.4.3 气速对二维床流动模式的影响
        6.4.4 静床高对二维床流动结构的影响
        6.4.5 颗粒流动结构的对称性分析
    6.5 小结
    参考文献
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
作者简介

(6)竖直管内汽(气)液固多相流动沸腾过程的流体动力学研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 混沌简介
        1.2.1 混沌的起源与发展
        1.2.2 混沌研究的意义
    1.3 混沌研究方法在多相流中的进展
        1.3.1 统计分析
        1.3.2 R/S 分析
        1.3.3 混沌分析
    1.4 主要研究内容
第二章 研究方法概述
    2.1 混沌的基本概念
        2.1.1 重构相空间
        2.1.2 混沌吸引子
    2.2 混沌研究的方法
        2.2.1 统计分析方法
        2.2.2 定性研究方法
        2.2.3 定量分析方法
    2.3 混沌特征参数的计算方法
        2.3.1 G-P 算法及其改进
        2.3.2 Lyapunov 指数的计算方法
        2.3.3 延迟时间和嵌入维数的选择
第三章 实验研究与信号处理方法
    3.1 实验主要设备
        3.1.1 动态信号分析仪
        3.1.2 固态压阻式压力传感器
        3.1.3 热电阻
    3.2 数据采集及预处理
        3.2.1 压力波动时间序列
        3.2.2 信号数据的采集
    3.3 压力波动时间序列的处理
第四章 气液固三相流的混沌分析
    4.1 实验
        4.1.1 实验装置及流程
        4.1.2 主要物性参数
        4.1.3 实验内容
    4.2 压力波动信号的统计分析
        4.2.1 表观液速与压力波动信号方差的关系
        4.2.2 压力波动信号的相关性分析
        4.2.3 压力波动信号的功率谱分析
    4.3 压力波动信号的定性分析
        4.3.1 压力波动信号的重构相空间
        4.3.2 压力波动信号的R/S 分析
    4.4 压力波动信号的定量分析
        4.4.1 表观液速与压力波动信号关联维数的关系
        4.4.2 表观气速与压力波动信号K 熵的关系
        4.4.3 表观液速与压力波动信号Lyapunov 指数的关系
    4.5 颗粒性质和操作条件对混沌特征量的影响
        4.5.1 颗粒体积分率对混沌特征量的影响
        4.5.2 颗粒直径对混沌特征量的影响
        4.5.3 表观液速对混沌特征量的影响
    4.6 小结
第五章 汽液两相自然循环沸腾流动过程分析
    5.1 实验
        5.1.1 实验装置及流程
        5.1.2 操作条件
        5.1.3 实验方法
    5.2 压力波动信号的统计分析
        5.2.1 热流密度对压力波动信号时间序列的影响
        5.2.2 热流密度与压力波动信号均值的关系
        5.2.3 热流密度与压力波动信号方差的关系
        5.2.4 热流密度与压力波动信号偏斜度和峰度的关系
        5.2.5 热流密度与压力波动信号功率谱的关系
        5.2.6 热流密度与压力波动信号相关性的关系
    5.3 压力波动信号的定性分析
        5.3.1 压力波动信号的R/S 分析
    5.4 压力波动信号的定量分析
        5.4.1 热流密度与压力波动信号的关联维数的关系
        5.4.2 热流密度与压力波动信号K 熵的关系
        5.4.3 热流密度与压力波动Lyapunov 指数的关系
    5.5 温度时间序列的分析
        5.5.1 热流密度及粘度对温度曲线的影响
        5.5.2 热流密度对自然循环起始时间的影响
        5.5.3 粘度、热流密度对加热段平均循环温度的影响
        5.5.4 热流密度与温度波动信号方差的关系
    5.6 小结
第六章 汽液两相强制循环沸腾流动的分析
    6.1 实验
        6.1.1 实验装置及流程
        6.1.2 主要物性参数
        6.1.3 实验方法
    6.2 压力波动信号的统计分析
        6.2.1 热流密度与压力波动信号方差的关系
        6.2.2 热流密度与压力波动信号功率谱密度函数的关系
    6.3 压力波动信号的定性分析
        6.3.1 热流密度与压力波动信号分维数的关系
    6.4 压力波动信号的定量分析
        6.4.1 热流密度与压力波动信号关联维数的关系
        6.4.2 热流密度与压力波动信号K 熵的关系
    6.5 表观液速对压力波动信号功率谱密度的关系
        6.5.1 同一热流密度下,不同表观液速与功率谱密度的关系
    6.6 小结
第七章 汽液固三相自然循环沸腾流动的分析
    7.1 实验
        7.1.1 实验装置和流程
        7.1.2 主要物性参数
        7.1.3 实验内容
    7.2 压力波动信号的统计分析
        7.2.1 压力波动信号的时间序列
        7.2.2 热流密度与压力波动信号功率谱密度的关系
        7.2.3 热流密度与压力波动信号相关性的关系
    7.3 压力波动信号的定性分析
        7.3.1 热流密度与压力波动信号Hurst 的关系
    7.4 压力波动信号的定量分析
        7.4.1 热流密度与压力波动信号关联维数的关系
        7.4.2 热流密度与压力波动信号K 熵的关系
        7.4.3 热流密度与压力波动信号Lyapunov 指数的关系
    7.5 颗粒体积分率对压力波动信号的影响
        7.5.1 不同颗粒体积分率对功率谱密度函数的影响
        7.5.2 不同颗粒体积分率对Hurst 指数的影响
        7.5.3 不同颗粒体积分率对关联维数的影响
        7.5.4 不同颗粒体积分率对K 熵的影响
        7.5.5 不同颗粒体积分率对Lyapunov 指数的影响
    7.6 小结
第八章 汽液固三相强制循环沸腾流动的分析
    8.1 实验
        8.1.1 实验装置及流程
        8.1.2 主要物性参数
        8.1.3 实验内容
    8.2 压力波动信号的统计分析
        8.2.1 不同表观液速下,热流密度与压力波动信号功率谱密度的关系
    8.3 压力波动信号的定性分析
        8.3.1 热流密度与压力波动信号Hurst 指数的关系
    8.4 压力波动信号的定量分析
        8.4.1 热流密度与压力波动信号关联维数的关系
        8.4.2 热流密度与压力波动信号K 熵的关系
        8.4.3 热流密度与Lyapunov 指数的关系
    8.5 小结
第九章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间所取得的相关科研成果

(7)流化床压力信号的混沌特性分析及流型识别方法(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 国内外对气固流化床研究的状况
        1.2.1 气固流化床参数检测技术
        1.2.2 流化床信号分析处理方法综述
        1.2.3 流化床的流型识别技术
    1.3 流型识别中拟解决关键问题
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 实验装置与实验过程
    2.1 实验装置简介
    2.2 实验步骤
    2.3 试验材料
    2.4 实验参数的测量
        2.4.1 实验参数范围
        2.4.2 实验参数的测量
    2.5 信号的采集与传感器的选择
        2.5.1 信号的采集
        2.5.2 压力传感器的选择
    2.6 实验所观察到的流型
    2.7 本章小结
第3章 压力脉动信号的去噪处理
    3.1 几种一代小波去噪基本原理
        3.1.1 分解重构法
        3.1.2 小波阈值去噪法
        3.1.3 平移不变量法
        3.1.4 模极大值去噪法
    3.2 第二代小波原理
        3.2.1 二代小波理论
        3.2.2 二代小波去噪过程
    3.3 一代小波与二代小波除噪比较
    3.4 本章小结
第4章 压力脉动信号的混沌特性和多重分形分析
    4.1 混沌特性分析
        4.1.1 延迟时间
        4.1.2 关联维数
        4.1.3 Hurst 指数
        4.1.4 吸引子
        4.1.5 李亚普诺夫指数(Ly: Lyapunov exponent)
        4.1.6 Kolmogorov 熵
    4.2 多重分形分析
        4.2.1 多重分形谱
        4.2.2 参数意义
        4.2.3 数据结果与分析
    4.3 本章小结
第5章 流型识别模式的分析与选取
    5.1 人工鱼群基本理论
        5.1.1 符号定义
        5.1.2 人工鱼群算法
    5.2 BP 神经网络
    5.3 Elman 神经网络
    5.4 人工鱼群算法优化BP 神经网络的过程
        5.4.1 统计特征参数
        5.4.2 实验结果与分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文
致谢

(8)基于气固两相流流型图像的多参数检测方法(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 气固两相流主要参数检测的研究发展和现状
        1.2.1 流型识别的研究进展及现状
        1.2.2 分相含量检测的研究进展及现状
        1.2.3 速度检测的研究进展及现状
    1.3 数字图像处理在多相流参数检测中的应用现状
    1.4 数字图像处理在参数检测中拟解决关键问题
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 流化床气固两相流流型图像的采集
    2.1 实验系统与实验步骤
    2.2 数字图像采集系统
        2.2.1 高速摄影机系统
        2.2.2 图像拍摄方式的选择
        2.2.3 照明系统的选择
    2.3 流化床气固两相流流动图像的获取
    2.4 流型图像的预处理
        2.4.1 图像噪声的来源
        2.4.2 图像噪声的消除
    2.5 本章小结
第3章 流化床气固两相流流型图像特征提取
    3.1 流型图像的灰度直方图统计特征
        3.1.1 流型图像的灰度直方图
        3.1.2 灰度直方图统计特征参数
    3.2 流型图像的傅里叶变换纹理特征
        3.2.1 图像的傅里叶变换
        3.2.2 基于傅里叶变换的纹理特征提取
    3.3 流型图像的小波-分形特征
        3.3.1 小波变换多分辨分析原理
        3.3.2 分形维数的计算
    3.4 流型图像的多重分形特征
        3.4.1 多重分形
        3.4.2 多重分形奇异谱分析
    3.5 本章小结
第4章 流型识别分类器的分析与选取
    4.1 BP 神经网络模型
        4.1.1 BP 神经网络的结构
        4.1.2 改进BP 神经网络算法
    4.2 概率神经网络模型
        4.2.1 概率神经网络概述
        4.2.2 概率神经网络结构
    4.3 遗传神经网络
        4.3.1 遗传算法(GA)的基本原理
        4.3.2 用遗传算法优化神经网络
    4.4 神经网络模型在流型识别的应用
        4.4.1 基于灰度直方图统计特征的流型识别
        4.4.2 基于傅里叶变换纹理特征的流型识别
        4.4.3 基于小波-分形特征的流型识别
    4.5 流型识别方法比较
    4.6 本章小结
第5章 稀相输送中体积空隙率的检测
    5.1 图像处理算法
        5.1.1 光照不均匀的校正
        5.1.2 流动图像的二值化
        5.1.3 颗粒边缘检测
        5.1.4 颗粒标号
    5.2 参数计算
        5.2.1 颗粒尺寸
        5.2.2 体积空隙率
    5.3 实验结果分析
    5.4 误差来源分析
    5.5 本章小结
第6章 基于光流分析法的流场检测
    6.1 光流分析法基本原理
        6.1.1 运动场和光流场
        6.1.2 光流约束方程
    6.2 MQD 互相关算法
    6.3 检测结果分析
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文
致谢

(9)多相流动的随机信号结构分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
第二章 文献综述
    2.1 多相流体系测量手段
    2.2 声发射技术
        2.2.1 声发射技术原理
        2.2.2 声发射技术在化学工程中的应用
        2.2.3 声发射采样程序
        2.2.4 振动传感器
    2.3 多尺度方法
    2.4 理论部分
        2.4.1 小波分析
        2.4.2 R/S分析
    2.5 颗粒粒径分布测量
    2.6 临界搅拌转速测量
        2.6.1 临界搅拌转速的数学表达式
        2.6.2 测量方法
    2.7 小结
第三章 实验装置及分析方法
    3.1 实验装置及物料性质
        3.1.1 气固流化床实验装置
        3.1.2 液固搅拌釜实验装置
        3.2.2 实验方案
第四章 多相流体系波动信号结构分析
    4.1 多尺度信号结构分析方法
        4.1.1 R/S分析基本理论及方法
        4.1.2 随机信号的多尺度分析
    4.2 不同测量方法随机信号结构
    4.3 不同体系声发射信号结构
    4.4 信号尺度与物理尺度的关系
    4.5 小结
第五章 信号结构分析应用一
    5.1 声波信号与颗粒粒径的关系
        5.1.1 声波频率模型的改进
        5.1.2 Hou-Yang方程的改进
    5.2 主频模型的影响因素及其应用
        5.2.1 测量位置的选择
        5.2.2 粒径对主频的影响
        5.2.3 表观气速对主频的影响
        5.2.4 弹性模量对主频的影响
        5.2.5 聚合物种类对主频的影响
        5.2.6 声波频率模型在工业装置上测量颗粒平均粒径的应用
        5.2.7 颗粒频率模型在预测结块方面的应用
    5.3 基于小波分析的颗粒粒径检测
        5.3.1 关于Hou-Yang方程与多尺度行为的讨论
        5.3.2 Hou-Yang方程的多尺度意义
    5.4 小结
第六章 信号结构分析应用二
    6.1 搅拌釜内声信号结构分析
        6.1.1 相关概念
        6.1.2 声信号多尺度分析
    6.2 临界搅拌转速的声发射检测
        6.2.1 临界搅拌转速的实验研究
        6.2.2 不同粒径和表观浆液浓度下临界搅拌转速的测量
    6.3 声发射信号的多尺度分析和淤浆悬浮高度的测定
        6.3.1 声发射信号的小波分析和淤浆悬浮高度的实验分析
        6.3.2 不同搅拌桨和颗粒直径下淤浆悬浮高度和液位高度的测量
    6.4 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 建议和展望
参考文献
符号说明
致谢

(10)聚乙烯气固流化床的基本流动参数的测定(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
第二章 文献综述
    2.1 前言
    2.2 分布板各性能参数
        2.2.1 分布板的临界压力
        2.2.2 布气临界压降
        2.2.3 稳定性临界压降
        2.2.4 孔数及开孔率的影响
        2.2.5 孔径及孔分布的影响
        2.2.6 孔间距的影响
        2.2.7 分布板厚度的影响
        2.2.8 分布板型式及孔型的影响
    2.3 压力测量
    2.4 声发射检测技术
        2.4.1 声发射技术的发展
        2.4.2 声发射技术的应用
        2.4.3 声信号的分析方法
        2.4.3.1 频谱分析
        2.4.3.2 小波分析
    2.5 压力脉动测量
        2.5.1 最小流化速度的测定
        2.5.2 预测流化床结块故障的预测
        2.5.3 料位检测
        2.5.4 平均粒径
    2.6 流化床的流动模式
    2.7 课题的提出
第三章 分布板的设计和实验装置
    3.1 分布板的设计
        3.1.1 新型抗沉积分布板的提出
        3.1.2 实验参照分布板
    3.2 实验设计与方案
        3.2.1 实验装置及物料性质
        3.2.1.1 实验装置
        3.2.1.2 物料性质
        3.2.2 声波采样频率选择
        3.2.3 实验方案
        3.2.3.1 摄像法
        3.2.3.2 压降测量
        3.2.3.3 压力脉动测量
        3.2.3.4 声波测量
第四章 声发射与气固流化床流化速度的实验研究
    4.1 GELDART颗粒类型
    4.2 实验装置和方法
    4.3 起始流化速度的测量
        4.3.1 传统压降法
        4.3.2 压力脉动法
        4.3.3 声发射测量法
        4.3.3.1 声信号的能量及偏差分析
        4.3.3.2 小波分析
        4.3.3.3 小波包分析
    4.4 小结
第五章 声发射与气固流化床流动模式的实验研究
    5.1 流化床内固体颗粒的流动模式
    5.2 实验装置及方法
    5.3 流化床内颗粒流动模式的测量
        5.3.1 抗沉积分布板
        5.3.2 北欧化工分布板
        5.3.3 齐鲁中试分布板
        5.4.3 改进齐鲁中试分布板
    5.4 气固流化床偏流状况的检测
    5.5 小结
第六章 声发射与分布板上流化死区的实验研究
    6.1 摄像法检测
    6.2 声发射检测
        6.2.1 薄层实验
        6.2.2 气固流化时分布板死区的声波检测
    6.3 小结
第七章 声发射与分布板风帽的实验研究
    7.1 单风帽喷射距离的声发射检测
        7.1.1 实验装置和实验方法
        7.1.2 单风帽喷射距离
        7.1.3 声信号测量风帽喷射距离
    7.2 风帽漏料考察
    7.3 小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 建议与展望
主要符号说明
致谢

四、分形技术在气固流态化研究中的应用(论文参考文献)

  • [1]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)
  • [2]加压鼓泡流化床压力及颗粒浓度波动特性研究[D]. 刘骁. 东南大学, 2018(05)
  • [3]提升管气固两相流动特性及非线性特征分析[D]. 朱效宇. 东北电力大学, 2017(11)
  • [4]基于风帽压力波动的流化床气固流态化特征研究[D]. 姜华伟. 华北电力大学, 2013(11)
  • [5]多相流体系临界现象的转变和调控[D]. 任聪静. 浙江大学, 2010(04)
  • [6]竖直管内汽(气)液固多相流动沸腾过程的流体动力学研究[D]. 刘燕. 河北工业大学, 2010(04)
  • [7]流化床压力信号的混沌特性分析及流型识别方法[D]. 何强勇. 东北电力大学, 2010(12)
  • [8]基于气固两相流流型图像的多参数检测方法[D]. 范振儒. 东北电力大学, 2010(12)
  • [9]多相流动的随机信号结构分析[D]. 姜晓静. 浙江大学, 2008(09)
  • [10]聚乙烯气固流化床的基本流动参数的测定[D]. 徐显骏. 浙江大学, 2007(02)

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分形技术在气固流化研究中的应用
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