發(fā)布時(shí)間：2017-12-19 04:31

  本文關(guān)鍵詞：提升管氣固兩相流動(dòng)特性及非線(xiàn)性特征分析

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【摘要】：近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,作為多相流重要形式之一的氣固兩相流普遍存在于電力、煤炭、化工、制藥、食品等諸多行業(yè),并得到了廣泛的應(yīng)用。但由于氣固兩相流動(dòng)系統(tǒng)相界面的復(fù)雜性、多變性以及界面速度和其他效應(yīng)的存在,使其通常呈現(xiàn)出較強(qiáng)的非線(xiàn)性與非穩(wěn)定性特征,這對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)氣固兩相流動(dòng)特性與耦合作用機(jī)制造成了阻礙,從而限制了工業(yè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及生產(chǎn)效率的提高,使得工程實(shí)際落后于基礎(chǔ)理論研究。因此,采用先進(jìn)的參數(shù)檢測(cè)技術(shù)與現(xiàn)代分析方法從氣固兩相流動(dòng)過(guò)程著手,深入研究其流動(dòng)特性以及系統(tǒng)非線(xiàn)性特征是有必要的,具有完善多相流基礎(chǔ)理論的理論價(jià)值以及指導(dǎo)工業(yè)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、放大的工程意義。本文在自行搭建的循環(huán)床提升管實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,采集了氣固兩相流動(dòng)過(guò)程壓力(壓差)信號(hào)、流動(dòng)型態(tài)圖像樣本。結(jié)合壓差法、數(shù)字圖像處理技術(shù)、多源信息融合理論、分形理論、混沌理論以及遞歸分析方法主要對(duì)提升管內(nèi)軸向方向壓力梯度及顆粒濃度分布進(jìn)行了研究;對(duì)局部區(qū)域顆粒運(yùn)動(dòng)行為、分布結(jié)構(gòu)及濃度進(jìn)行了檢測(cè);對(duì)多源信息的分形特征進(jìn)行了分析和聯(lián)系;就不同團(tuán)聚結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)混沌特征的影響機(jī)制進(jìn)行了討論。首先,采集了提升管不同高度位置間的壓差信號(hào),研究了管內(nèi)軸向方向壓力梯度和顆粒濃度分布情況。發(fā)現(xiàn)隨軸向高度的提升,管內(nèi)壓力梯度和顆粒濃度均逐漸減小。保持顆粒循環(huán)流量一定,增加操作氣速,可以減小提升管內(nèi)軸向壓力梯度和顆粒濃度分布不均的趨勢(shì),同時(shí)可以減小流動(dòng)過(guò)程消耗的總壓降。其次,利用高速攝像機(jī)拍攝提升管底部局部區(qū)域氣固兩相流動(dòng)過(guò)程圖像,分析了在不同流態(tài)化狀態(tài)下該區(qū)域內(nèi)顆粒的運(yùn)動(dòng)行為和分布形式。在節(jié)涌床和湍動(dòng)床階段,顆粒分別呈現(xiàn)柱塞式流動(dòng)結(jié)構(gòu)和順時(shí)針內(nèi)循環(huán)流動(dòng)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,基于圖像法實(shí)現(xiàn)了對(duì)稀相輸送過(guò)程局部顆粒濃度的檢測(cè)。整合了流動(dòng)過(guò)程中壓差信號(hào)與流動(dòng)圖像兩部分信息,基于分形理論,從多尺度分析的角度研究了各尺度信號(hào)所對(duì)應(yīng)的物理意義,并將兩種信息的分形特征聯(lián)系到了一起。最后,人工制造石英砂團(tuán)聚物。采用遞歸分析的方法研究了在節(jié)涌床和湍動(dòng)床兩種流化狀態(tài)下,系統(tǒng)混沌特征受團(tuán)聚物種類(lèi)和顆粒循環(huán)流量的影響。在節(jié)涌床狀態(tài)下,壓力信號(hào)遞歸圖沿對(duì)角線(xiàn)方向發(fā)展顯著,系統(tǒng)周期性較強(qiáng)。在湍動(dòng)床狀態(tài)下,隨顆粒循環(huán)流量的提高,對(duì)于原始物料及產(chǎn)生微團(tuán)聚的物料,遞歸圖中塊狀結(jié)構(gòu)增多,沿對(duì)角線(xiàn)發(fā)展趨勢(shì)增強(qiáng),系統(tǒng)周期性增強(qiáng)。對(duì)于成核團(tuán)聚物料,系統(tǒng)混沌特征變化不顯著。對(duì)于粘結(jié)及糊狀團(tuán)聚的顆粒物,遞歸圖孤立點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)增多,對(duì)角線(xiàn)發(fā)展趨勢(shì)減弱,系統(tǒng)隨機(jī)性增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O359

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本文編號(hào)：1306919