基于电容层析成像和模糊模式识别的油气两相流流型辨识新方法的研究

基于电容层析成像和模糊模式识别技术别提出了一种油气两相流流型辨识的新方法。建立了12电极电容层析成像流型自动识别系统，该系统利用Tikhonov正则化原理并结合SIRT(Simultaneous Reconstruction Techniques)算法进行图像重建。Tikhonov正则化原理用于克服图像重建过程中的不适定问题，SIRT算法用于提高最终重建图像的质量。根据流型的随机和模糊特性，提出了一种根据管截面重建图像进行流型辨识的模糊流型判别方法。研究结果表明，提出的流型辨识新方法是有效的。对于层状流、核心流、环状流、均相流等流型，流型辨识的准确率高于95％，辨识一个流型所用的时间小于0.3秒。对于塞状流，流型辨识的准确率高于90％。     

气-固流化床压力脉动信号的多尺度排列熵分析

采用多尺度排列熵算法对气-固流化床内4种流型的压力脉动信号进行研究,结果表明:不同流型由于其动力学特性不同,导致压力脉动信号的多尺度排列熵值存在差异——4种流花形态的排列熵值都是随着尺度的增加而增大,其中固定床在大尺度上熵值最大,气力输送床在小尺度上熵值最大,鼓泡流化床在所有尺度上熵值最小;此外,多尺度排列熵值变化速率特征是流型辨识的新指示器。     

复杂性在气固流化床流型识别中的应用

研究了气固流化床从起始流化态、鼓泡态、湍动态直至快速流化的四个典型流型下,压力脉动时间序列的算法复杂性和涨落复杂性随表观气速的变化趋势。实验结果表明,这两种复杂性参数对于流化床流型变化敏感,但在同种流型下,在操作条件的较宽变化范围内保持稳定。基于这一特性,故将复杂性测度与多元统计分析中的距离判别方法相结合,建立了一种只需获得一定长度的压力脉动时间序列,无需知道具体操作条件的流型识别方法。     

气固流化床压力脉动信号的Hilbert-Huang变换与流型识别

采用Hilbert-Huang变换(HHT),提取出气固流化床压力脉动信号的各阶内禀模态函数(IMFs),进一步证明了压力脉动信号是由复杂的不同波间和波内频率调制成分所组成,具有气固两相运动相互调制的非线性特征。分析各阶内禀模态函数的能量分布及其转换,发现不同频段IMF的能量与流型状态之间有着很好的对应关系,能够从整体上反映流化床的流化状态,从而提出了应用IMF中频段能量进行流化床流型识别的新方法。该方法只需一个压力脉动信号,算法简单、实用,没有需要主观决定的参数,具有较好的工业应用前景。HHT分析比现有的分析方法更能深入地揭示流化床内的非线性流体动力学特征。     

气固流化床压力脉动信号的Hilbert-Huang谱分析

首次将Hilbert-Huang变换（HHT）应用于气固流化床压力脉动信号的分析,提取并研究了压力脉动信号中隐含的表征复杂的粒子运动与气泡运动相互调制的非线性特征,以及压力脉动信号高、低阶内禀模态函数（IMF）之间的能量转换与流化床的流化状态相对应的新信息,在此基础上提出了采用压力脉动IMF分量的能量转移现象进行颗粒结块故障判别的新方法.结果表明,应用Hilbert-Huang谱对压力脉动信号分析的新方法能比现有的分析方法提供更多的有用信息,有助于更深入地揭示床内非线性流体动力学特征.     

气固流化床压力脉动信号的Hiibert-Huang谱分析

首次将Hilbert-Huang变换(HHT)应用于气固流化床压力脉动信号的分析，提取并研究了压力脉动信号中隐含的表征复杂的粒子运动与气泡运动相互调制的非线性特征，以及压力脉动信号高、低阶内禀模态函数(IMF)之间的能量转换与流化床的流化状态相对应的新信息，在此基础上提出了采用压力脉动IMF分量的能量转移现象进行颗粒结块故障判别的新方法．结果表明，应用Hilbert-Huang谱对压力脉动信号分析的新方法能比现有的分析方法提供更多的有用信息，有助于更深入地揭示床内非线性流体动力学特征．     

气-固流化床压力脉动信号的多尺度熵分析

采用多尺度熵算法对气-固流化床内4种典型流型的压力脉动信号进行研究,分析了其内部多尺度动力学特性。结果表明:不同流型由于其动力学特性不同,导致压力脉动信号的多尺度排列熵值存在差异。在小尺度下4种流化型态的多尺度熵值都是随着尺度的增加近似呈线性增长,在大尺度下熵值的增长十分缓慢。此外,利用多尺度熵值变化速率特征识别气-固流化床内的流型,是一种新的流型辨识方法。     

毛细管内多相脉动流动的格子-Boltzmann模拟

基于伪势模型理论,建立毛细管内汽液两相工质脉动流动的等温格子-Boltzmann模型。将利用该模型取得的静态液滴形态以及表面张力、大空间和窄空间内气泡浮升运动时的形态模拟结果与文献的研究结果进行对比,验证了模型的可靠性。对毛细管内泡状流和柱塞流两种流型在边界正弦压力波作用下绝热脉动流动情况进行了数值模拟。通过模拟研究了毛细管内不同压力波振幅下液相Reynolds数和气泡位移幅度周期性变化规律;获得了汽液界面形态在脉动过程中的变化;观察到在边界液相速度方向发生改变时,边界附近区域的Reynolds数振荡现象;分析了重力对脉动运动过程的影响。模拟结果为分析以毛细管为主要构件的脉动热管内汽液两相工质的工作过程提供了一定依据。     

脉动热管运行和传热特性的可视化实验研究

通过3种不同结构脉动热管的可视化实验,研究管内工质的运行机理与传热特性.另外,在流型和流向研究的基础上,对脉动热管进行结构改进,以实现工质稳定的单向循环流动.实验结果表明:在不同工作条件下,流型会出现寒状流、混合流和环状流,流向则会出现脉动流和循环流,流型和流向具有自适应传热量变化的特性;两种改进型脉动热管,一种设计成内径交错变化,一种设计成立体环型结构,具有更宽的循环流工作范围和更好的传热性能.     

负压差立管下料过程压力脉动的传递性实验与分析

在高13m大型循环流化床装置上,对φ150 mm×900 mm负压差立管内气固两相流的动态压力进行了轴向多点测量,并用标准偏差进行了分析,主要研究立管下料过程的动态传递特性.实验表明负压差立管内存在明显的压力脉动现象,这种压力脉动具有一定的传递性.颗粒质量流率比较小时是稀密两相共存流态,稀相区的压力脉动主要受进料流量振荡的影响,向下传递;密相区的压力脉动主要受立管的波动性排料影响,向上传递;随着颗粒质量流率的增加达到浓相输送流态时,上部是连续式浓相输送流态,下部是密相波浪式输送流态,立管的压力脉动主要受进口流量振荡和排料过程压缩气体作用,向下传递.对立管的压力脉动进行标准偏差分析表明脉动压力传递沿颗粒的流动方向上具有幅值增大特性.在立管内流态从稀密两相共存流态转变为浓相输送流态时,由于颗粒压缩气体分量最大,压力脉动幅值最大,减小或增加颗粒质量流率,压力脉动幅度均降低.     

旋风分离器排气管内流动分析及减阻机理

利用激光多普勒测速仪(LDV)对旋风分离器排气管内流场进行了全面系统的测量,发现气流的高速旋转、回流区的存在及湍流脉动是排气管内产生流动阻力损失的重要原因. 安装减阻杆改变了排气管内流场分布规律,使旋转动能降低、回流区消失以及湍流脉动减弱,从而降低了排气管内流动阻力损失. 减阻杆迎风截面宽度越大,绕流边缘越尖锐,排气管内切向速度就越小,轴向速度分布越均匀,分离器的减阻幅度也越大.     

水平管泡状流压力信号的功率谱特性比较

为比较Welch功率谱、AR功率谱和EV功率谱对气液二相水平管泡状流压力信号的功率谱分析效果,对泡状流压力波动信号进行了分析.将提取的泡状流压力波动信号经小波去噪后,分别进行Welch功率谱、AR功率谱和EV功率谱估计,并分析比较所得3种功率谱密度图.分析表明:Welch、AR和EV功率谱均能正确反映泡状流压力波动信号...     

基于小波包能量特征的气液二相流流型识别方法

论述了小波包分解及其能量谱处理压差信号的原理与方法,根据小波包变换能将信号按任意时频分辨率分解到不同频段的特性,提出小波包能量特征的概念及算法,并对水平管内空气-水二相流的压差信号进行特征提取,得到各流型的小波包能量特征,然后与BP神经网络相结合,提出一种新的流型识别方法,并用实验数据验证了该方法的正确性和有效性。     

内壁填充环状金属泡沫的管内流动凝结换热

通过采用在圆管内壁填充环状金属泡沫的方法强化管内对流凝结换热,实验研究了制冷剂R134a在内壁填充环状金属泡沫管内的流动凝结的压降和换热,克服了完全填充金属泡沫管流动阻力大的缺点。用于计算传热系数的管壁温度通过热电偶测量得到。综合分析了质量流速和两相流体干度对流动凝结压降及传热系数的影响。研究结果表明内壁填充环状金属泡沫管压降远大于光管,压降随质量流速和干度的增加而迅速增大且呈非线性。通过壁面温度分布和温度波动对内壁填充环状金属泡沫管内的两相流型进行判别,发现影响该类强化管凝结换热的两种主要流型：分层流和环状流。内壁填充环状金属泡沫管的凝结传热系数大于光管,且随着质量流速和干度的增加传热系数增大,该类强化管流动凝结传热系数是光管的2倍左右。     

用于两相流流型显示和空隙率测量的电容层析成像技术

引　言两相流流型的实时显示和空隙率的在线测量对两相流系统的控制、运行乃至机理研究等均具有重要意义 ,一直是两相流领域中重要的研究方向 .现已提出多种实现流型显示和空隙率测量的方法 ,例如用于流型显示的核辐射线法和光学法 ,用于空隙率 (或浓度 )测量的机理估算法、核辐射线法、电学法、光学法、微波法、热学法和核磁共振法等 ,但是总的来讲还未能满足应用要求 ,实际应用的例子也较少[1] .电容层析成像 (ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ,简记ＥＣＴ)技术由于可在不干扰流场的情况下获取反映两相流…     

循环流化床提升管T形弯头动态压力的小波分析

针对循环流化床提升管出口T形弯头,以FCC催化剂颗粒为物料,采用动态压力传感器,对T形弯头内的气固两相流的动态压力进行了实验测量,以此分析T形弯头内动态压力的特性。实验结果表明,由于在T形弯头盲管处颗粒折返造成的冲击,形成了一个压力脉动源。小波分析表明T形弯头处的压力脉动主频来自盲管内,而次频能量所占比例随着颗粒质量流率增加而加大。T形弯头内的动态压力的标准偏差与颗粒质量流率呈线性关系,可以用于表征循环流化床内的颗粒质量流率。     

绝热状态下板壳式换热器壳侧的流型与压降

实验研究了板壳式换热器波纹通道内垂直向上气-液两相流动的流型和压降特性,讨论了圆形波纹通道内流型特征及转变机理,根据相界面形态特征将流型划分为泡状流、弹状流、膜状流和搅混流;同时分析了流型与压降之间的关系,发现泡状流中的压降波动幅值最小,弹状流与膜状流次之,搅混流中压降波动幅值最大;获得了波纹通道内单相以及气-液两相压降的分布规律,拟合了单相压降关联式,并基于Lockhart-Martinelli理论,通过分析两相摩阻系数与Martinelli参数的关系拟合了波纹通道内两相流动压降关联式,发现Chisholm参数C的值与Chisholm最初建议的光滑管内层流-层流的值接近。     

U形弯头单元内气液两相流型及压降波动特性

对空气-水两相流在内径16 mm、弯曲半径100 mm的横向U形弯头单元内向上流动时的流型进行了实验研究。利用流动可视化技术及其相应压降波动规律实现了流型的客观识别。总结了不同流型的压降波动特性并据此提出了定量识别流型的新方法。实验范围内发现了分层-搅拌流、塞状-泡状流、段塞-波形流、环状-波形流和环状弥散流等5种与水平直管和垂直直管不同的流型。相比标准偏差,压降波动的功率谱（PSD）分布能更好地反映U形弯头单元内不同流型的流态演变特征与动力学特性。PSD分布的偏度或峰度与气液表观流速比的结合可以定量客观地识别U形弯头单元内的流型,流型转变时的气液表观流速比为1和13。     

基于分形和模糊技术的气固流化床流型辨识

提出一种基于分形和模糊技术的气固流化床流型辨识的新方法,将分形技术应用在气固流化床压力波动信号的分析中,提取出信号特征值Hurst指数,同时结合模糊识别,建立模糊识别函数,由此来区分气固流化床的不同流型。初步研究表明,基于分形和模糊识别的流型辨识能够达到较高的正确率。