水平管段塞流持液率波动规律研究

以空气和水为工质,采用双平行电导探针,在水平多相流环道(d=50.00mm)中研究了段塞流持液率与压力波动的关系以及折算气速、折算液速变化对持液率的影响,并将持液率的试验值与预测模型进行了比较.结果表明:持液率波动能更真实地反映段塞流动特性,可以用来确定液塞频率;增加折算气速时,液塞持液率减小;增加折算液速时,持液率增大.     

三相鼓泡床流动结构Kolmogorov熵分析

在三相鼓泡床试验台上收集压差脉动时间序列值,同时用高速相机采集三相鼓泡床内流动结构变化的图片信息,运用混沌参数Kolmogorov熵以及确定Kolmogorov熵参数中的关联维数对压力脉动信号进行分析,得到混沌参数随表观气速的变化曲线图,研究三相鼓泡床内流型转变的情况.结果表明,该三相鼓泡床中可以明显观察到均匀流、过渡流和非均匀流三种流型,在不同的流型下,混沌特性也不同,当表观气速为0.22 m/s时,三相系统的混沌特性最强。关联维数与Kolmogorov熵随表观气速的变化曲线上两个转折点即为流型转变气速点,分析得到第-转变气速的范围是0.036~0.064 m/s,第二转变气速为0.18 m/s。运用Kolmogorov熵识别三相鼓泡床的流型,方法可行。     

两相流流型动力学特征多尺度递归定量分析

基于垂直上升管中测取的气液两相流电导波动信号,采用递归定量分析方法,从多尺度角度研究了气液两相流泡状流、段塞流及混状流三种典型流型的动力学运动特征.研究结果表明,低频泡状流及混状流在递归图表现为沿对角线方向比较发育的混沌递归线条纹理特征,表明了低频运动的泡状流及混状流具有较好的确定性运动行为,而随着泡状流及混状流运动频率增加,混沌递归特征变差,其运动特征逐渐向随机方向发展.对于段塞流,在混沌递归图上逐渐呈现间歇的矩形块纹理结构,且段塞流中液塞与气塞的间歇运动特征出现在高频段,而段塞流中的泡状流运动则出现在低频段上,且随着泡状流运动频率增加,泡状流逐渐失去确定性运动行为.表明了基于电导波动信号的多尺度非线性分析方法是理解与表征气液两相流动力学特性的有效途径. 关键词： 两相流 流动特性 多尺度分析 递归分析     

集输立管内非稳定流压差波动特性实验研究

实验研究了集输-立管系统内空气水的两相流动,将其流动结构分为稳定和非稳定两大类流型并建立宽广流速范围内的流型图;揭示了非稳定流动中不规则流型流动特性及其形成机理;集输-立管系统内液相的逐渐积累是不稳定阶段建立的关键因素,多次喷发导致系统内液量的大量减少,在低折算液速下不能及时弥补减少量是稳定阶段建立的主要因素。实验发现,中高折算速度条件下,立管整体压差波动幅度与水平管段压差波动幅度均随折算速度的增大先增大后减小;而在低折算速度条件下,则表现为单调递减的变化规律;并建立了各自相应的压差波动特性等高线图。     

水平管段塞流压力/压差波动特性分析

本文在对水平管段塞流压力波动特性进行理论分析的基础之上,对其压力/压差波动特性进行了试验研究。结果表明,折算液速对段塞频率的影响作用远大于折算气速的影响作用;分别增加管线中的气量、液量,或者气液量同时增加,均会造成管线运行过程中均值压力/压差和最大压力/压差的增加;压力信号的概率密度分布大部分呈双峰分布,但其中也存在单峰和多峰分布;压差信号的概率密度符合正态分布;压力信号的功率谱密度具有频率波动范围窄、幅值大的特点;与同工况压力信号的功率谱密度相比,压差信号的功率谱密度具有频率波动范围宽、幅值小的特点。     

小长径比垂直管气液两相流动特性分析

实验观察了小长径比垂直上流管内流型及特点,并对管入口处的压力波动特性和系统的压差波动特性进行了试验研究.结果表明:小长径比(L/D)垂直管内流型表现为泡状流、塞状流、乳沫状流、环状流和液束环状流;分别增加管线中的气量、液量,或者同时增加气液流量,均会造成垂直管入口处压力波动的均值和最大压力的增加;压力信号的概率密度(PDF)大部分呈双峰分布,也存在单峰和多峰分布;差压信号的概率密度符合正态分布,其功率谱密度同压力信号相比具有频率波动范围宽、幅值小的特点.     

段塞流液塞频率的波动特性

段塞流的实际物理过程是复杂的随机过程,液塞频率也仅是以周期性来近似模拟段塞流的间歇性.本文对段塞流液塞频率的波动特性进行了深入研究.结果表明:随着折算气速的增加,液塞频率先减小然后增大,在折算气速增大的过程中液塞频率存在一个极小值.随着折算液速的增加,液塞频率急剧增大,折算液速是影响液塞频率的主要因素.在下倾管中,在折算气速相同的情况下,液塞频率是随下倾角的增大而降低的.这是因为随着下倾角的增大,重力作用增强,液塞消散增强.在上倾管中,在折算气速相同的情况下,液塞频率也随上倾角的增大而降低.     

垂直下降管内油气水三相流摩擦压力降的实验研究

本文对垂直下降钢管中的油气水三相流摩擦压力降进行了实验研究,得出了三相流摩擦压力降与折算液速、折算气速和含液率之间的关系曲线,并对各影响因素进行了讨论。     

旋转环形液池内双组分溶液热毛细对流研究

通过毛细对流可视化实验系统和三维数值模拟研究了旋转环形液池内受Soret效应影响的双组分溶液热毛细对流,探究了泰勒数和液池深宽比对双组分溶液热毛细对流的稳定性及失稳后产生的振荡流型的影响。结果表明,旋转液池内受Soret效应影响的热毛细对流的基础流为逆时针流胞形成的轴对称稳态流动,液池旋转对基础流径向流动的影响较小,但会明显增大流体的相对周向流动。临界热毛细雷诺数随泰勒数的增大而增大,随深宽比的增大而减小。泰勒数和深宽比的变化会明显改变双组分溶液热毛细对流失稳后产生的振荡流型。随着泰勒数的增大,液池中会出现HTWs和内部波动共存的振荡流型,内部振荡由包含在基态流动中的旋转流胞产生。     

EHD强化微槽道两相流传热动力学研究

以去离子水为工质,对当量直径分别为1.33mm和2mm的竖直矩形微槽道进行了EHD两相流饱和沸腾传热实验研究,运用分维数、关联维数和Kolmogorov熵对槽道进出口压差波动信号进行了动力学研究,分析了槽道尺寸和外加高压电场对传热系数和非线性特征量的影响规律,结果表明:有无电场情况下,各系统均具有非线性混沌特性,并且有外加高压电场系统的混沌程度比无外加高压电场系统的混沌程度更强烈,槽道尺寸越小,系统的混沌程度越强烈,混沌程度越强烈的系统对应的传热系数越大。     

竖壁液膜流壁面热流率对流动影响的实验研究

本文用相空间重构的方法,对竖壁薄液膜流动的液膜厚度时间序列进行了重构,并用分维数对奇怪吸引子的动力特征进行了描述,由此描述了壁面热流率对竖壁薄液膜流动特性的影响。     

Diffusive–thermal oscillations of rich premixed hydrogen–air flames in a microflow reactor

In this paper the dynamics of rich hydrogen–air flames in a microflow reactor with controlled temperature of the walls is investigated numerically using the thermal-diffusion model with two-step kinetics in one spatial dimension. It is found that as the parameters of the system are varied the sequence of bifurcation occurs leading to the formation of complex spatio-temporal patterns. These include pulsating, chaotic, mixed-mode and FREI (Flames with Repetitive Extinction and Ignition) oscillations. The critical parameter values for the existence of different dynamical regimes are found in terms of equivalence ratio and flow velocity.     

分形理论在光谱识别中的应用

分形理论是研究一类不规则、混乱复杂,但其局部和整体具有相似性体系的科学。分形维数是分形理论中用于描述对象的不规则度和自相似性的基本度量。文章以符合朗伯-比尔定律的光谱信号为研究对象,在概述分形几何基本原理的基础上,提出了以分形维数作为光谱识别特征的方法,运用相空间重构得出了光谱信号的分形维数,通过对光谱信号的分形维数进行比较,达到识别不同光谱的目的,最后举例对该方法进行了说明。     

Origination and evolution of turbulent flows in a rotating spherical layer

The object of consideration is the turbulent flows of a viscous incompressible liquid that arises in a wide spherical layer with counter-rotating boundaries (the thickness of the layer equals the radius of the inner sphere). Regimes established when the outer sphere rotates with a constant velocity and the inner one rotates with an increasing velocity are studied in physical and numerical experiments. The averaged meridional circulation and the pulsation profiles of all velocity components are derived by direct calculation. It is found that both observed and simulated turbulent regimes are characterized by the continuous spectrum of velocity pulsation near their formation boundary. In going from the laminar to chaotic regime, the correlation dimension increases stepwise and then slightly varies with increasing Reynolds number in a nonlinear manner.     

Fractal Aggregation Under Rotation

By means of the Monte Carlo simulation, a fractal growth model is introduced to describe diffusion-limited aggregation (DLA) under rotation. Patterns which are different from the classical DLA model are observed and the fractal dimension of such clusters is calculated. It is found that the pattern of the clusters and their fractal dimension depend strongly on the rotation velocity of the diffusing particle. Our results indicate the transition from fractal to non-fractal behavior of growing cluster with increasing rotation velocity, i.e. for small enough angular velocity ω; thefractal dimension decreases with increasing ω;, but then, with increasing rotation velocity, the fractal dimension increases and the cluster becomes compact and tends to non-fractal.     

A Fractal Model for the Effective Thermal Conductivity of Granular Flow with Non—uniform Particles

The equipartition of energy applied in binary mixture of granular flow is extended to granular flow with non-uniform particles.Based on the fractal characteristic of granular flow with non-uniform particles as well as energy equipartition,a fractal velocity distribution function and a fractal model of effective thermal conductivity are derived.Thermal conduction resulted from motions of particles in the granular flow,as well as the effect of fractal dimension on effective thermal conductivity,is discussed.     

新的具有光滑二次函数混沌系统的构建与实现

拓展和改变Lorenz混沌系统的非线性函数,构建一个新的具有光滑二次函数的自治混沌系统,系统包含3个系统变量乘积的非线性函数项和5个平衡点,详细讨论了平衡点的性质并计算了分形维数.利用分岔图和Lyapunov指数谱对系统随参数变化的情况进行分析后得出,系统会发生倍周期分岔.用数字信号处理芯片对混沌系统进行硬件实现,实验结果表明理论分析的正确性以及系统具有较为复杂的动力学行为. 关键词： 混沌系统 分岔图 Lyapunov指数 数字信号处理     

基于Julia分形的多涡卷忆阻混沌系统

忆阻器作为一种非线性电子元件,能用作混沌系统中的非线性项,从而提高系统的复杂度.分形与混沌是密切相连的,分别对两者的研究都已成熟,却鲜有将分形过程应用到混沌系统中,以产生丰富的混沌吸引子.为了探索将分形与混沌系统相结合的可能性,本文首先提出了一个新的忆阻混沌系统,并从对称性、耗散性、平衡点稳定性、功率谱、Lyapunov指数和分数维等方面探讨了系统的动力学特性;紧接着,把经典的Julia分形过程应用到该忆阻混沌系统中,产生了新的混沌吸引子,并将几种由Julia分形衍生的变形Julia分形过程应用于文中提出的忆阻混沌系统,获得了丰富的混沌吸引子;最后,讨论了分形过程中的复常数对系统的影响.从仿真结果可以看出,分形过程与混沌系统的结合能产生丰富的多涡卷混沌吸引子.这不仅为产生多涡卷混沌吸引子提供了一种新方法,还弥补了使用功能函数方法造成混沌系统不光滑的不足.     

油气水多相流压力和压差信号特征分析与流型在线识别

在宽广的实验参数范围内测量了水平管内油气水多相流动时压力和压差信号，对信号的时域、频域、小波尺度域、分形等特征进行了提取与分析；建立了流型的规则识别和模式识别的融合方法。经过实验测试，该方法可以识别出泡状流、分层流、间歇流和环状流，流型识别率高于９０％．     

Simulation of fractal cluster growth on a substrate under ion bombardment

Ion-stimulated growth of a fractal cluster on the substrate is simulated in regimes that are intermediate between diffusion- and reaction-limited aggregations. It is shown that the fractal dimension of a growing cluster and the type of formed epitaxial structure are due to the sequence of ion-stimulated processes with different fractal dimensions. The algorithm for revealing the ion stimulation mechanism of processes based on fractal laws is proposed.