气固流化床压力脉动信号的频域熵分析

对气固流化床风室内的压力脉动信号进行频域变换,使用三种熵分析方法,研究了一个内径150 mm、高2.5m流化床不同静床高工况下的流动特性和流型特征。实验结果表明:这三个方法得到的特性曲线可以较好地判别固定/鼓泡/湍动床三个流型;在确定从鼓泡床向湍动床转变的转变点上,DFT熵方法优于小波熵和小波包熵方法,物理意义更明确且计算更快捷。     

空气水两相流压力波动现象非线性分析

确定性混沌理论能够深刻揭示气液两相流压力波动的非线性特征。本文研究了确定性混沌不变量－分维数、关联维数、Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ 熵在不同流型的变化以及折算液速的影响规律。实验结果表明压力波动的混沌特性与流型有关,分维数除了在高气速的环状流,在其它流型内都小于１．５,折算液速的大小强烈影响压力波动的混沌特性。     

二维流化床中流动的非线性特性分析

本文建立简化二维流化床模型对其进行数值求解,对流场内九个点监测压力与固相体积分数数据。对数据进行后处理计算流场的关联维度与K熵,通过比较判别系统混沌程度与气速关系。结果显示随着气速增加,系统混沌程度增加。相空间重构图像、关联维数与K熵结果均显示出流场存在不对称,相比于相空间重构图,关联维度与K熵更精准地表示监测点时间序列的混沌强度。压力项与固相体积分数混沌程度变化并不对应。随流速增加气固交换混沌程度的较大值由中部转移至两侧并且左右数值更加趋近相同,压力关联维度在底部随速度先增后降。     

正方形小通道内的非牛顿流体-氮气两相流动流型的实验研究

对水力直径为2.5 mm的正方形小通道内的非牛顿流体-氮气的垂直向上两相流动流型进行了可视化实验,工质分别为:浓度0.2%的聚丙烯酰胺(PAM)和0.2%的黄原胶(XG)水溶液,表观气速0.1～100 m/s,表观液速0.01～6 m/s.观察到的典型流型有:弹状流、搅拌流、弹环状流和环状流,其中弹环状流未见于水-空气上升流动.在PAM-氮气实验中发现了一种新流型-泡状-弹状流.通过流型图对比,发现非牛顿流体的搅拌流区域较牛顿流体窄,弹状-搅拌流转变线也明显右移,非牛顿流体的黏性对流型转变的影响较大.     

气液固三相浆态床流型转变特性的试验研究

建立了高0.8 m,截面为0.1 m×0.01m的可视化浆态床实验系统,采用空气、水和玻璃粉作为浆态床中气液固三相,研究了颗粒粒径为58~75μm和106~150μm,固相体积分数为3%和9%时的宏观流动特性。试验获得了不同物料体系下的床层压降随气体雷诺数的变化规律,同时得到了颗粒浓度对流型转变气速的影响。找到均匀流流型向过渡流型转变的第一转变点和从过渡流型向非均匀流型转变的第二转变点的取值范围。结果表明:三相体系的压差值随着气体雷诺数的增大而趋于一个稳定值,颗粒粒径增大会使体系压差值增大;固体颗粒浓度的增加,会使第二转变点取值减小,而颗粒粒径对流型转变气速影响很小.同相浓度的增加,会加快三相体系的失稳,在更低的气速下进入到非均相湍动流动状态中.     

基于Lyapunov指数的摇摆条件下自然循环流动不稳定性混沌预测

运用基于最大Lyapunov指数的混沌预测方法对摇摆条件下自然循环系统的流量脉动进行了预测. 对不规则复合型脉动的流量脉动实验数据进行相空间重构, 计算关联维数、二阶Kolmogorov熵和最大Lyapunov指数等几何不变量, 在说明不规则复合型脉动是混沌运动的基础上, 根据最大Lyapunov指数对不规则复合型脉动进行了预测. 通过预测结果和实验结果对比发现: 对于复杂的两相自然循环流动不稳定性, 预测结果具有较高的精度, 说明预测方法的可行性. 同时, 确定了混沌系统可预测的尺度, 提出用动态预测的方式监测系统流量脉动. 本文的研究方法为两相流复杂的流动不稳定性研究提供了新的思路. 关键词： 混沌时间序列 实时预测 最大Lyapunov指数 两相流动不稳定性     

小通道内液氮流动沸腾的可视化研究

通过高速CCD可视化实验,在气体表观速度0.01～26.5m/s,液体表观速度0.01～1.2m/s范围内,对内径为1.931mm垂直向上圆管内液氮流动沸腾的流型特性进行了研究.所观测的主要流型为:泡状流,弹状流,搅拌流和环状流.并绘制了流型图,发现环状流占了大部分的区域,干度大于0.15的区域基本上都是环状流.分析了流量对流型转变的影响,流量越大,相应的流型转变干度越低,而且流量大于820kg/m2s时,没有发现泡状流.通过与相同水力直径的空气-水的流型图比较,发现本文中的弹状流区域要小很多.通用的流型转变模型预测结果与实验结果相差较大.     

评价奇怪吸引子分形特征的Grassberger-Procaccia算法

基于Lorenz,Rssler和H啨ｎｏｎ三种典型的奇怪吸引子,全面分析了GrassbergerProcaccia(缩写GP)算法,详细讨论了采样数据量、延迟时间、重构相空间维数和线性区长度等参数对计算关联维数和Kolmogorov熵的影响,结果表明这些关键参数是相互关联的.通过分析关联积分谱的变化趋势,发现延迟时间与重构相空间维数对连续动力系统和离散动力系统的作用效果是不同的,且选择最佳延迟时间对计算关联维数的意义不大.指出了实际中应用GP算法应注意的问题 关键词： 奇怪吸引子 GrassbergerProcaccia算法 关联维数 Kolmogorov熵     

快速流化床气固流动结构及其转变

本文建立了由内径100 mm、高3 m的上升管、两级下降管和两级旋风分离器构成的可视化快速流化床试验系统。采用平均粒径d_p=215μm,颗粒密度ρ_p=2600 kg/m~3,堆积密度ρ′_p=1700 kg/m~3,最小流化速度u_(mf)=0.04 m/s的石英砂,在表观气速U_g=0~5 m/s、静止床高与床径比H_0/D=1~4和循环通量G_s=0~120 kg/(m~2s)的操作范围内,研究了上升管中静止床高、表观气速和固体循环通量对快速流化床内气固流动结构及其转变的影响,并绘制了流动结构转变图。     

微重力条件下90°弯管气液两相流型研究

本文报道了微重力条件下90°弯管内气液两相流型实验结果。弯管内径12.7 mm,弯曲半径76.5mm,气、 液两相表观流速分别为1.0—23.6 m/s和0.09—0.5 m/s。本文分析了观测到的弹状流、弹-环过渡流和环状流的典型特 征,比较了与微重力直管内相应流型间及常重力弯管两相流型间的异同。     

水平管内油气水三相流分流型阻力特性实验研究

对水平管内油气水三相流的摩擦阻力压降特性进行了实验研究,水平管实验段由有机玻璃管制成,内径为40mm,所用的实验工质为:46#机械油,自来水和空气。油、气、水三相的折算速度范围分别为:0.05-0.51m／s、0.05-1.51m／s、0.02-50.6 m／s。按照气液界面总体特征将水平管内油气水三相流的流型分为泡状流、间歇流(段塞流和弹状流)、分层流及环状流。对各种典型流型下的摩擦阻力压降应用改进的Chisholm关系式及油水两相压降关系式进行分析,对Chisholm关系式中的参数C进行了重新定义。发现改进的Chisholm关系式能够较好地对管内油气水三相摩阻压降进行预测,因此改进Chisholm关系式可以作为摩擦压降计算的通用关系式。     

氧相变换热器内压力波动的混沌特性分析

采用非线性分析方法对氧相变换热器的入、出口压力脉动时间序列进行分析, 提取关联维数、Kolomogrov熵, 并对重构10维相空间矩阵的协方差矩阵进行最大奇异值分解. 验证了该热力学系统是具有混沌特征的非线性系统. 针对物质在临界点附近的特性, 考察了各混沌特性参数和普朗特数的关联性, 结果表明: 压力脉动信号蕴含了与系统相关的大量物理信息; 各混沌特性参数与普朗特数这一物性参数之间存在明显关联性; 说明各参数反映物质本身的物理本质, 可以作为考察物质相变物理特性的重要参数.     

混沌时序相空间重构参数确定的信息论方法

根据信息论基本原理，研究了混沌时间序列相空间重构参数延迟时间和嵌入维数的选取.提出了用符号分析的方法计算互信息函数，确定出延迟时间，在此基础上，提出了一种估计嵌入维数的信息论方法，即根据重构向量条件熵随向量维数的变化关系来确定嵌入维数，通过对几种典型混沌动力学系统的数值验证，结果表明该方法能够确定出合适的相空间重构嵌入维数. 关键词： 混沌 相空间重构 互信息 条件熵 符号分析     

油-气-水三相管流管壁水润高度波动特性研究

定义了一个新的术语一管壁水润高度.在内径50 mm、长40 m的不锈钢水平环道内,利用环形电导探针研究了油-气-水三相管流管壁水润高度的变化规律,分析了折算气速、折算液速以及液相中入口体积含水率对平均管壁水润高度的影响.结果表明:管壁平均水润高度随折算气速的增加均呈指数衰减变化;随入口体积含水率的增大呈Boltman曲线的增长趋势;入口体积含水率Φ<50%、折算气速小于2.0 m/s时,随着折算液速的增大出现了水润高度的峰值.当入口体积含水率Φ≥50%时,水润高度随折算液速的线性增大(油水比为1:1)过渡到曲线递增变化.     

基于连续图像灰度序列混沌特性的油气水三相流型识别

以35号润滑油、空气和自来水为试验介质,应用高速摄像机对垂直上升管内的油气水三相流的六种典型流型进行了动态图像的拍摄.提取每一帧图像的灰度均值组成时间序列,对其进行混沌特性分析,提取序列的HURST指数,关联维以及分别以2和e为底的最大李亚普诺夫指数,组成特征向量,输入支持向量机进行流型分类.试验结果表明:连续图像的灰度时间序列的混沌特性能够对油气水三相流的典型流型进行很好的表征,结合支持向量机进行分类,识别率达到90%以上,为流型的在线识别提供了一种新方法.     

导流管喷动床环隙区颗粒流动分析

本文使用光纤测量了导流管喷动床环隙区的速度分布,通过计算颗粒流中的Savage数,Bagnold数和Friction数等准则数,表明该区流动为重力控制,以摩擦应力为主的慢速颗粒流。颗粒速度沿径向近似线性变化,而且其切变率随高度有很大不同。最后研究了表观气速,导流管内径,夹带区高度等对颗粒速度分布的影响。     

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。     

环状集输水平管内油-气-水三相流流型试验研究

目前我国东部陆上油田大部分已进入特高含水采油期,绝大多数油井综合含水率已超过85%,部分油井已达到95%。油-气-水三相流型是特高含水混输技术界限确定、水力热力计算方法研究及集输系统科学运行管理的基础。为了研究大庆低渗透油田环状集输水平管道内油-气-水三相流型,研制一套流型试验装置,进行了一系列试验研究,获得了1360组油气水三相流型图及相应的流动参数。对采集到的流型及试验数据进行分析,首次总结出水平环状集输管道中油-气-水三相流的五种流型,分别为分层流、三层扰动流、波浪冲击流、气弹掺混流和完全掺混流。同时给出了每种流型对应的参数范围,并对每种流动形态及典型特征进行了解释。     

混沌动力系统小波变换模数的关联维数

关联维数是描述动力系统混沌的重要参数.在仿真计算的基础上,发现尽管小尺度小波变换时,奇异吸引子的整体形状发生了改变,但小波变换模数的关联维数与动力系统本身是一致的.同时仿真计算还表明,随尺度的增加,关联积分与距离的标度关系逐渐变差,但在一定范围内仍可较准确地计算出关联维数. 关键词： 混沌 关联维数 小波分析 尺度 相空间     

二维logistic映射的动力学行为和奇怪吸引子的分形特征

研究了二维logistic映射的动力学行为和奇怪吸引子的分形特征.利用分岔图、相图和Lyapunov指数谱分析系统的分岔过程,研究系统通向混沌的道路并确定系统处于混沌运动的参数区间;采用G-P算法计算奇怪吸引子的关联维数和Kolmogorov熵,对奇怪吸引子的分形特征定量刻画;采用逃逸时间算法构造奇怪吸引子的彩色广义M-J集,对奇怪吸引子的分形特征定性表征.结果表明,这些分析方法的配合使用可以更全面、形象地描述奇怪吸引子的分形特征.