倾斜油水两相流流型混沌吸引子形态周界测度分析

在两维相空间中定义了吸引子形态周界特征量（吸引子面积、长轴、短轴）,考察了吸引子周界特征量随时间延迟的变化规律.发现在吸引子展开过程的第一区域内,其吸引子周界特征量变化率具有不变性.通过对正弦信号、噪声信号和混沌信号进行仿真分析,发现采用吸引子周界特征量可以对这些不同信号进行有效分类.在采集倾斜油水两相流电导波动信号基础上,对水为连续相的倾斜油水两相流流型进行了吸引子形态周界测度分析,发现吸引子面积增长率是描述吸引子形态的不变特征量,该特征量对水为连续相的拟段塞水包油（D O/W PS）和局部逆流水包油（ 关键词： 倾斜油水两相流 流型识别 吸引子形态 周界测度     

气液两相流电导波动信号复杂性测度分析及其流型表征

为了考察从时间序列提取的复杂性测度与气液两相流流型变化之间的关系，本文首先讨论了三种复杂性测度(Lempel-Ziv复杂性、功率谱熵和近似熵)对周期信号、随机信号、混合随机信号和混沌信号的识别能力，然后分析了时间序列长度对复杂性计算的影响.在此基础上，从实际测量的80种垂直上升管中气液两相流电导波动信号中提取了这三种复杂性测度，结果表明：三种复杂度对两相流流型变化是敏感的，通过对三种复杂度随两相流流动参数变化规律分析，可以得到气液两相流动力学结构反演特征，为揭示气液两相流流型转化机理提供了一种有效的辅助诊断工具. 关键词： 气液两相流 Lempel和Ziv复杂性 功率谱熵 近似熵     

垂直气液两相流混沌吸引子单元面积分析

为了充分反映吸引子结构随时间延迟的变化规律,在现有吸引子形态描述方法基础上定义了吸引子单元面积,通过仿真发现,吸引子单元面积随时间延迟变化曲线第一个波峰的高度和时间延迟主要由信号中大幅值波动的数量、频率决定,利用此规律对实验采集到的气液两相流电导波动信号进行分析,发现在固定液相流量条件下,改变气相流量会导致泡状流、段塞流和混状流中大幅值波动幅度的改变,但相同流型信号中大幅值波动的频率比较接近.将吸引子单元面积随时间延迟变化曲线第一个波峰的时间延迟和落差比作为特征量,可以实现泡状流、段塞流、混状流的流型分类.     

摇摆对竖直管内气-水两相流流型的影响分析

本文分别在摇摆和非摇摆状态下,对竖直管内气-水两相流流型进行了实验研究.实验发现,摇摆状态下充分发展的两相流流型主要是泡状流、弹状流、搅混流和环状流.根据实验数据,分别绘出了两种状态下的气液两相流流型图.通过对比发现,摇摆对两相流流型之间的转换边界有明显影响,并分析了摇摆对流型转变影响的原因.     

脉动热管闭合回路内热驱动气液两相脉动运行特性的非线性研究

本文实验测试了脉动热管闭合回路内热驱动气液两相脉动运行过程中管壁温度脉动特征,并对所采集到的壁温脉动时间序列信号进行了相空间重构,研究了混沌吸引子形态与气液两相脉动运行模式间的内在联系,分析了管内气液两相脉动运行非线性特性随运行模式的变化规律。研究表明:脉动热管闭合回路内热驱动气液两相脉动运行既非是周期性行为也非是完全随机行为,而是具有典型的混沌特征;壁温脉动时间序列信号的混沌吸引子形态对运行模式的转化敏感,故其可以成为辨识管内气液两相工质脉动运行的有效工具。     

基于随机子空间结合稳定图的气液两相流型分析

研究了几种典型气液两相流流型的稳定图特征,并应用随机子空间方法对47种流动条件下的流型 信号进行了识别.研究结果表明:稳定图特征能够反映出复杂时间序列的内部特征,利用其提取的直线度特征 值可以对时间序列的特征进行量化分析,三种典型流型的稳定图特征差异较明显,泡状流的稳定图特征最为 混乱,雾状流次之,段塞流最为规整.应用随机子空间方法对气液两相流图像灰度波动序列进行特征向量提取 和辨识,通过幅值以及相角的分布特征能够对不同工况下的流型样本进行准确分类,为多相流的分类提供了 一条新路径.同时基于稳定图的分析方法为进一步揭示多相流的流动机理提供有益的探索.     

低温气液两相流流型识别及相关测量技术

介绍了目前高沸点液体气液两相流流型识别常用的理论和方法 ,并分析了它们在低温气液两相流型识别中的适用性 ;同时介绍了可用于低温气液两相流流型识别的相关测量仪器。最后指出 ,低温下气液两相流流型的研究及测试技术远没有完善 ,应积极开发基于物理机制的研究方法。     

两相流流型复杂网络社团结构及其统计特性

利用气液两相流电导波动信号构建了流型复杂网络. 基于K均值聚类的社团探寻算法对该网络的社团结构进行了分析,发现该网络存在分别对应于泡状流、段塞流及混状流的三个社团,并且两个社团间联系紧密的点分别对应于相应的过渡流型. 基于复杂网络理论从全新的角度探讨了两相流流型复杂网络社团结构及统计特性问题,并取得了满意的流型识别效果,与此同时,在对该网络特性进一步分析的基础上,发现了对两相流流动参数变化敏感的相关复杂网络统计量,为更好地理解两相流流型动力学特性提供了参考. 关键词： 两相流流型 复杂网络 社团探寻算法 网络统计特性     

多元时间序列复杂网络流型动力学分析

针对气液两相流流动特性,利用有限元分析方法设计变曲率对壁式电导传感器.采用设计加工的传感器在多相流装置上进行气液两相流动态实验,并测得多组对应于不同流型的电导波动信号. 基于测量数据,采用多元时间序列复杂网络构建算法构建对应于不同流型的复杂网络.在此基础上, 对网络的社团特性进行了分析, 研究发现,不同的社团结构对应于不同的流型,而社团内部网络特征可有效刻画不同流型内在动力学特性.多元时间序列复杂网络分析可为两相流流型演化动力学特性研究及流型识别提供新理论、开拓新途经.     

基于V型内锥流量计测量气/水两相流的研究

V型内锥流量计是近年来被广泛关注的新型差压式流量测量装置,开展V型内锥流量计在两相流测量中应用的研究,可以拓展其适用范围,为解决两相流测量提供一种新的工具.本文针对水平管道(50 mm口径)中的气/水两相流,应用等效直径比β=0.65的V型内锥进行了实验研究,介绍了流出系数的标定方法,及分相模型下V型内锥修正系数θ的确定步骤,并应用基于流型修正的林宗虎关系式实现了气/水两相流测量,验证了采用V型内锥流量计测量气/液两相流的可行性.     

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     

Transition to chaos in lid-driven square cavity flow

To date, there are very few studies on the transition beyond second Hopf bifurcation in a lid-driven square cavity, due to the difficulties in theoretical analysis and numerical simulations. In this paper, we study the characteristics of the third Hopf bifurcation in a driven square cavity by applying a consistent fourth-order compact finite difference scheme rectently developed by us. We numerically identify the critical Reynolds number of the third Hopf bifurcation located in the interval of (13944.7021,13946.5333) by the method of bisection. Through Fourier analysis, it is discovered that the flow becomes chaotic with a characteristic of period-doubling bifurcation when the Reynolds number is beyond the third bifurcation critical interval. Nonlinear time series analysis further ascertains the flow chaotic behaviors via the phase diagram, Kolmogorov entropy and maximal Lyapunov exponent. The phase diagram changes interestingly from a closed curve with self-intersection to an unclosed curve and the attractor eventually becomes strange when the flow becomes chaotic.     

A phase space analysis of baroclinic flow

The qualitative dynamics of a baroclinic flow experiment are studied by constructing phase space coordinates from a single time series. As the stress on the flow is increased we observe steady, periodic, quasiperiodic, and chaotic flow. The chaotic attractor we observe near the transition has the appearance of a thickened torus.     

短时交通流复杂动力学特性分析及预测

为揭示短时交通流的内在动态特性,利用非线性方法对交通流混沌特性进行识别,为短时交通流的预测提供基础.基于混沌理论对交通流时间序列进行相空间重构,利用C-C算法计算时间延迟和嵌入维数,采用Grassberger-Procaccia算法计算吸引子关联维数,通过改进小数据量法计算最大Lyapunov指数来判别交通流时间序列的混沌特性.针对局域自适应预测方法在交通流多步预测中预测器系数无法调节的问题,提出了交通流多步自适应预测方法.通过实测数据计算,结果表明:2,4和5 min三种统计尺度的交通流时间序列均具有混沌特性;改进的小数据量法能够准确地计算出最大Lyapunov指数;构建的交通流多步自适应预测模型能够有效地预测交通流量的变化.为智能交通系统诱导和控制提供了依据.     

Study of the Wada fractal boundary and indeterminate crisis

By using the generalized cell mapping digraph (GCMD)method,we study bifurcations governing the escape of periodically forced oscillators in a potential well,in which a chaotic saddle plays an extremely important role.Int this paper,we find the chaotic saddle,and we demonstrate that the chaotic saddle is embedded in a strange fractal boundary which has the Wada property,that any point on the boundary of that basin is also simultaneously on the boundary of at least two other basins.The chaotic saddle in the Wada fractal boundary,by colliding with a chaotic attractor,leads to a chaotic boundary crisis with a global indeterminate outcome which presents an extreme form of indeterminacy in a dynamical system.We also investigate the origin and evolution of the chaotic saddle in the Wada fractal boundary particularly concentrating on its discontinuous bifurcations(metamorphoses),We demonstrate that the chaotic saddle in the Wada fractal boundary is created by the collision between two chaotic saddles in different fractal boundaries.After a final escape bifurcation,there only exists the attractor at infinity;a chaotic saddle with a beautiful pattern is left behind in phase space.     

S-T-B流型判别方法

通过分析气相、液相、管壁之间的关系,将气液混输管道中的流型划分为五种,并总结了各流型的特点及气液相和管壁间的几何关系;在对Baker、Brill、Beggs-Brill、Taitel、段塞特征分析(SCA)等流型判别方法进行分析的基础上,提出了一种综合使用SCA、Taitel和Brill三种方法的流型判别方法—S-T-B法。经算例验证,该方法对气液两相混输的流型判断准确性较高,可以作为气液混输工艺计算过程中确定流型的方法。     

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。