林萍[1]2004年在《多传感器模糊数据融合在气固流化床流型识别中的应用》文中研究指明气固流化床是化工、能源生产过程中的重要设备。在流化床的建模、设计和操作过程中，流型的信息对于改进流化行为和提高传热传质率十分重要。气固流化床压力脉动时间序列包含了床层运动的许多动态行为信息，包括颗粒特性、操作条件，气泡行为等，而且能够通过常规仪表来测量，因而本文通过分析气固流化床的压力脉动信号来获取床内的流型信息。 气固流化床压力脉动信号的复杂性是床内气固两相运动非线性本质的反映。鉴于复杂性参数具有算法成熟、计算方便、可调性参数少等特点，本文选用了算法复杂性C(n)、涨落复杂性Cf和香农熵Entropy这叁个复杂性参数作为指示流型的参数。它们从不同角度反映了床内的复杂程度，能够分别指示一定的流型。首次发现香农熵能够较好的区别鼓泡和湍动这两种流化状态，而以往常用的非线性参数，如混沌特征参数和算法复杂性都很难做到这一点。 流化床流型的定义具有模糊性，多样性等特点。本文首先结合混沌吸引子在不同流型下的形态变化和复杂性参数在不同流型下的数值变化，对传统的流型划分进行了改进。认为流型的转换不是突然实现的，在确定性流型之间存在着过渡流型；在流型转换的过程中，相应的复杂性参数会在数值上发生连续的变化；指出了在鼓泡过程中，起始鼓泡和充分鼓泡的流化本质有着较为显着的差别；首次用模糊数学中隶属度的概念对过渡流型的过渡程度进行了量化。 首次将数据融合理论和复杂性理论结合起来，应用于气固流化床内的流型识别中，建立了两级数据融合的模型。在特征层融合时，通过同一个压力探头上的压力脉动信号的算法复杂性C(n)、涨落复杂性Cf和香农熵Entropy这叁种复杂性参数的联合判别来识别流型；针对具体情况，建立了叁种复杂性参数指示过渡流型的隶属度函数。在决策层融合时，将流化床内安装在不同空间位置的传感器的决策联合起来得到最终的判别结果。通过两级数据融合，多方面、多角度的反映了床内气固两相运动的信息，实现了信息的全面互补。实验结果表明，多参数、多传感器数据融合的识别准确率高于单参数、单传感器。因而，多传感器模糊数据融合是一种有潜力的识别流型的新方法。
杨宝柱[2]2005年在《流化床聚合反应器颗粒生长与流动模式的研究》文中研究表明气相流化床乙烯聚合生产工艺中,床层流化的均一性、床层的传递特性、流态化的特征参数、反应效果、聚合物后处理以及聚合物产品均受到流化床内颗粒粒径分布的影响。因此,在乙烯气相聚合反应中,聚合物颗粒粒径及其分布的检测、预测和调控,对于优化操作生产,实现聚合物产品的设计,具有非常重要的意义。另一方面,与颗粒粒径分布密切相关的流动模式是流化床聚合反应器设计所必需的基本条件,直接影响到聚合反应特性和传热传质性能,揭示其本质特点及相互间的转变规律,不仅有助于从理论上加深对流化床聚合反应器的认识,而且其研究结果对反应器的设计和改造等工业过程开发具有直接的应用价值。但是所有研究问题的瓶颈都在于目前尚未有效的检测方法进行工业流化床聚合反应器的测量。因此,采用新型测量技术,研究流化床聚合反应器颗粒长大的规律、流体力学特性以及它们之间的相互作用关系,成为本论文的主要任务。 受古人“听音辨琴”的启示,并发现“气固流化床运行过程中发出的声波主频变化反映为声波各尺度(频段)能量分布的改变,正是由于不同粒径的颗粒所产生的声波能量迭加,导致声波在各尺度的能量分布不同”。因此,本论文通过对流化床运行过程中发出的包含有丰富信息的声信号检测,经非线性的多尺度解析,发明了新型的气固流化床参数在线测量技术,实现了气固体系颗粒流动模式的实验检测和结块与料位高度的在线监控。在此基础上,建立了工业气固流化床稳态操作下聚乙烯颗粒粒径分布的预测模型和定制模型,模型可以较好地预测聚合物的颗粒粒径分布,并在定制模型的指导下,通过调节流化床聚合反应器各操作变量,可以实现定制的聚合物颗粒的粒径分布。通过研究流化床壁面颗粒的运动活跃程度,获得了流化床存在大小循环流的流动模式特征,以及流动模式随颗粒粒径和表观气速变化的实验证据。本论文主要创新性的工作包括: (1) 在考虑聚乙烯颗粒在气相流化床反应器中生长、磨损和扬析的基础上,建立了乙烯气相聚合工艺中稳态操作条件下颗粒生长与粒径分布的预测模型。论文首次对工业气相流化床反应器的聚乙烯颗粒生长和粒径分布进行了模拟研究,计算得到的粒径及其分布与生产数据基本一致,说明该模型能够较为真实地反映气相流化床反应器内聚乙烯颗粒的反应历程和生长规律,在预测聚乙烯粒径分布方面具有良好的应用前景。 (2) 首次提出了聚乙烯颗粒粒径分布定制模型。由定制的最优粒径分布数据,
王晓萍[3]2004年在《基于现代非线性信息处理技术的气固流化床流型识别方法与实验研究》文中研究指明气固流化床是化工、能源等生产过程中的重要装置，在流化床建模、设计、开发和运行中需要获取流化床的流型和流型转换的信息。这对提高流化床的性能和传热、传质效率至关重要，流型参数的检测与识别一直是气固两相流参数监测的重要研究内容。 气固流化床压力脉动时间序列隐含着包括流型和过渡流型在内的两相流系统的动态行为信息，由于气固流化床在很宽的操作系统范围内是一个复杂的非线性时变系统，因此，本文采用现代非线性信息处理技术来进行流化床压力脉动信号的特征提取与流型识别方法的研究。以期能从新的角度更深入地认识流态化规律，探索流化床流型识别的新技术与新方法。 本文在大量实验数据基础上，将现代非线性信息处理方法包括希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang Transform简写HHT)，互信息和信息传输以及模糊信息融合理论，首次应用到气固流化床压力脉冲时间序列的分析中，从理论和实验两个方面，系统地探讨了流化床流型的非线性识别原理，提出和实现了适合于工业现场和实验研究的叁种流型识别方法。 首先采用非平稳、非线性信号处理的HHT变换，从压力脉动信号中提取一族内禀模态函数(IMFs)，建立时间—频率—能量叁维希尔伯特黄谱图，从中发现了流型的转换与能量分布之间的联系；并进一步在实验研究中，计算得到了压力脉动信号不同阶次IMF能量转移与流型的定量关系。据此，提出了基于IMFs能量转移和不同频段能量分布的流型识别方法，该方法分析速度很快，具有十分良好的工程应用前景。 在讨论了相空间重构技术、复杂性参数算法和互信息理论基础上，计算了流化床系统内不同测点之间两两压力脉动信号之间的互信息传输时间序列，建立了以复杂性测变参数为其元素的信息传输矩阵(Information Transform Matrix简写ITM)，进一步定义了基于系统信息传输的信息传输平均值MITM(Mean of ITM)参数来表征气固流化床在不同流化状态时信息传输量的大小。 为了研究和识别流化床系统内的过渡流型，本文依据过渡流型的模糊性，在实验数据统计基础上应用模糊集理论，建立了不同过渡流型相对于确定性流型的隶属度函数。首次将过渡流型进行了量化，并采用模糊信息融合技术对多个特征参数和多个传感器信息进行特征层和决策层融合，提高了流型识别的准确率。从理论上和技术上为气固流化床流型和过渡流型的识别提供了新方法。 最后为使研究的流型识别方法能在实验室和工业现场得到应用，本文提出了流化床流型检测与识别系统的硬件和软件设计方案，并完成了叁种非线性流型识别方法的应用软件包的编程与设计，为研究成果的应用打下了基础。
赵明阳[4]2005年在《高阶统计量技术在两相流检测中应用研究》文中研究指明两相流系统是一个复杂的非线性动态系统,广泛存在于动力、化工、石油、冶金等领域。研究两相流体动力学,探讨两相流动的机理,准确检测两相流的各种参数,具有非常重要的意义。 本文将高阶统计量技术引入到两相流参数检测领域,提取了差压波动信号中的非高斯特性,并利用双谱估计对气固流化床、气液两相流和油田两相流系统的流型进行了辨识,同时也在自行设计的试验装置和大庆油田测井研究所模拟井装置上进行了试验验证,取得了一些有益的结论: ●基于高阶统计量技术,提出了一种气固流化床压力波动信号分析的新方法。通过对采集到的压力信号进行双谱分析,构造基于双谱幅值的特征值T,提取了不同流型下压力信号的非高斯特性。并结合模糊模式识别理论,建立了流型的模糊判别准则。试验结果表明所提出方法有效地抑制了高斯有色噪声对信号的影响,取得了良好的流型辨识效果。 ●将高阶统计量分析方法应用到气液两相流差压波动信号分析中。利用双谱分析的方法提取了不同流型下信号的非高斯特征,并给出了典型流型下的双谱图。通过构造软测量模型,提出了不同管径下的气水两相流流型的辨识方法。经实验验证,所提出的方法是有效的。 ●开发了一套基于组件技术的两相流检测软件系统,为两相流检测提供了稳定可靠的数据采集平台,并基于这个软件系统,采用泛型算法技术开发了相关的信号处理算法库。 ●针对双谱估计算法计算量大的问题,提出了一种高效的双谱估计并行算法。该算法基于FFT并行算法,通过研究双谱估计算法的特征,找到了适合双谱估计的并行计算模型,并在双处理器并行计算机上进行了实现,试验结果证实了该算法是有效的。
杨虎[5]2001年在《气固流化床中空隙率及颗粒碰撞压力的非线性分析》文中提出空隙率和颗粒碰撞压力都是气固流化床设计和操作中的主要参数。本文采用不同的分析方法分析、研究了气固流化床中不同操作条件下的空隙率时间序列和颗粒碰撞压力时间序列。 在完全流态化状态，本文采用PV4A型颗粒速度仪测定了具有不同粒径的PVC和沙在不同气速和不同空间位置上的空隙率时间序列，并采用膜式压力传感器和SYDC-Ⅱ型多通道数据采集仪测定了相应条件下的颗粒碰撞压力时间序列。 采用统计分析、功率谱分析研究了气固流化床中空隙率和颗粒碰撞压力随操作条件的变化。主要研究了空隙率和颗粒碰撞压力随操作气速、轴向距离、径向距离、颗粒种类等的变化，同时研究了空隙率动态信号和颗粒碰撞压力动态信号的主频范围、能量值等随操作条件的变化。通过分析得出空隙率动态信号和颗粒碰撞压力动态信号可能是混沌的。 基于相空间重构理论，从单变量时间序列提取混沌特征参数(关联维、最大Lyapunov指数、Kolmogorov熵)来定量刻划流化床动力学系统的吸引子，定量地说明运动系统的复杂程度。本文重点分析了混沌特征参数(关联维、最大Lyapunov指数、Kolmogorov熵)随操作气速、轴向距离、径向距离、颗粒直径、颗粒密度等的变化及原因。 各种分析方法的结果显示了基本相同的特征，为流化床的工业设计、放大和操作控制提供了依据，具有重要的工业应用价值和指导意义。
杨富军[6]2005年在《气固流化床的实验与模拟研究》文中提出稠密气固流动是普遍存在的物理现象。作为化工和热能动力领域中广泛使用的装置,鼓泡流化床的流动就是典型的稠密气固流动。床内的传热、燃烧和磨损等过程都是在这种流动的基础上发生和发展的。因此,关于流化床的流体力学特性和气固两相相互作用规律,长期以来一直是一个重要的研究课题。同时,人们进一步发展了建立在流体力学基础上的数值模拟方法,成为试验研究手段的一个重要补充。 本文首先讨论了数值模拟过程中网格划分、边界条件、松弛因子和时间步长对结果的影响,得出了适合本文模型的相关设置。在此基础上分析了Euler-Euler多相流模型中几种曳力模型,研究了空隙率和颗粒雷诺数对曳力的影响。发现Zhang等和Gidaspow模型所得结果的非均匀流动性明显高于Syamlal和Wen&Yu模型,其原因可能在于前两种曳力模型在空隙率临界点处不连续或突变的特性。 应用Euler-Euler模型,研究了密相鼓泡流化床的流动非均匀性。结果表明,恢复系数和曳力是影响流化床内非均匀流动结构的主要因素。恢复系数在能量方面主要表现在对颗粒碰撞耗散和动能的影响。曳力表征气固之间的作用力,决定了床层的膨胀高度,在能量方面主要表现为对动能和势能的影响。二者对流动结构影响的对比来看,曳力的影响起主导作用。 在以上分析的基础上,应用Euler-Euler模型对D类颗粒的流化过程进行了模拟,并从流化状态、床层膨胀比、床层压降及功率谱几方面与实验进行对比。结果表明,二维模拟结果中床层膨胀比与实验值变化趋势一致,但高于实验值;床层压降和压力脉动功率谱与实验结果基本一致。叁维模拟的结果则与实验较接近。从Froude准数和能量的角度分析,二维结果的Froude准数和动能低于叁维结果,势能则高于叁维结果,在结果中表现为较弱的非均匀流动性和较高的床层膨胀比。 实验研究了两种粒径组合的双组分流化系统,分析了起始流化速度、压力脉动、功率谱及主频变化。结果发现,相同体积分率比例条件下,平均粒径越大,气固流化床的实验与模拟研究起始流化速度也越大,越不容易流化。因此压力脉动的幅值越小,主频也越小。对双组分流化系统,也进行了探索性的模拟研究,通过调整颗粒间的曳力,获得了与实验数据较吻合的结果。关键词:气固流化床 D类颗粒Euler一Euler模型双组分曳力模型恢复系数
刘燕, 张少峰, 李金红, 王延吉[7]2008年在《压力波动信号在气(汽)液两相流流型识别中的应用》文中认为介绍了近年来通过压力(压差)波动过程实现气(汽)液两相流流型识别的最新研究成果.重点介绍了两相流流型的流型图、流型转换准则、压力波动机理以及不同流型识别方法,并对不同流型识别方法进行总结和分析,指出了流型识别方法现在存在的问题及今后的研究方向.
厉燕新[8]2004年在《ARMA模型在两相流检测中的应用研究》文中提出两相流系统是一个复杂的非线性动态系统，相间存在着界面效应和相对速度，致使两相流参数检测的难度较大，在国际上，也是一个亟待发展的探索研究领域。在两相流系统中，流型是一个重要的检测参数，它不但影响两相流的流动特性和传热传质等性能，而且影响两相流系统其它参数的准确测量，因此两相流的流型辨识是该领域中的一个重要研究方向。 本文基于ARMA(Autoregressive Moving Average)模型，对气固流化床和气液两相流系统进行了分析并进一步对其流型进行了辨识，得到了一些有益的结论。本文的主要工作和创新点如下： ● 提出了一种针对WLS(Wavelet-generalized least squares)的AR模型法的改进算法。引入R／S分析法对WLS法进行改进，以提高Hurst指数估计精度及滤波效果。基于小波技术的WLS法是具有1／f噪声的系统回归模型参数的最佳线性无偏估计。本文对WLS法进行了仿真研究，研究结果表明WLS法对H＞0.5的1／f噪声的滤除作用明显优于传统的AR模型，但同时发现WLS法对Hurst指数的估计误差较大。针对Hurst指数的估计误差较大的问题，本文引入R／S分析法，仿真研究表明该方法在提高Hurst指数估计精度的同时提高了WLS法的滤波效果。 ● 将改进的基于WLS的AR模型法应用于气固流化床的流型辨识，提出了一种气固流化床过程监控的新方法。利用压力波动信号建立了AR模型，对气固流化床的流型进行了分析研究，发现在不同流型下，AR模型阶数有明显不同。在此基础上，利用模型阶数进行流型的判别，初步实验结果表明，所采用流型辨识方法是有效的，气固流化床中鼓泡床和湍动床的辨识成功率分别为94.3％和80.0％。 ● 应用ARMA时序模型对不同管径的水平管气水两相流进行了建模分析。对不同管径不同流型下的差压波动信号进行了建模，在此基础上分析得出：弹状流流型下ARMA模型的阶数n最小，泡状流和环状流流型下的ARMA模型阶数n较大。采用ARMA时序模型对水平管气水两相流差压波动信号作了初步研究，研究结果表明利用ARMA 摘要竺巴巴二二二-一巴=二二二二二二二二二二二二二二二二思巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴里巴巴巴巴模型阶数n可以用来进行流型辨识。
周树孝[9]2003年在《小波分析和神经网络理论及其在气—固流化床中的应用》文中研究表明本文首先从实验数据分析的角度揭示了气-固循环流化床的两相流动规律。然后将基于分形理论的小波包消噪方法用于颗粒浓度和压力波动去噪，并对气固流化床中的颗粒浓度信号进行了小波多分辨分析和小波包多尺度分解，从新角度揭示了气固流态化系统的非均匀气固两相流动结构。最后建立了散式流化和聚式流化BP神经网络识别模型和循环流化床中的混沌时间序列的RBF神经网络预测模型，为流型在线识别和循环流化床系统的控制和预测等提供了新的方法。 实验数据分析表明，循环流化床提升管中气、固两相的局部结构是由稀相为连续相、浓相(颗粒聚集物)为分散相组成的。在径向分布上，颗粒浓度呈现中心稀，边壁浓的状态。在轴向上，颗粒浓度呈现上稀下浓的分布。气固两相流动沿径向的发展并不同步，而是一个由核心区向边壁区逐渐扩展，最终达到充分发展的过程，该过程主要受边壁区发展过程控制；相对于核心区，边壁区的发展不仅显着缓慢，而且受操作条件的影响也较显着。 气固循环流化床提升管的颗粒浓度和压力波动信号的去噪结果表明，基于分形理论的小波包去噪方法能有效地区分真实信号和噪声信号，去噪效果优于传统的傅立叶变换的滤波方法。小波多分辨分析法得到指纹图形象地揭示了颗粒浓度脉动的自相似、分叉等具有混沌特征的微观结构；小波分解后信号中的低频和高频成分分别代表了稀相和密相的脉动行为，小波包分解提取能量特征值的方法能够揭示气固的多尺度特性，不同尺度上的能量特征值四川大学硕十论文反映了气固循环流化系统中存在的非均匀动态时空结构。 散式流化和聚式流化的判别仿真实验表明，BP神经网络流型识别模型能够准确快速地识别这两类模型，识别的准确率高于传统判别方法。气一固循环流化床的颗粒浓度时间序列预测结果表明，小波、混沌和人工神经网络结合预测模型可有效地用于气固循环流化床局部颗粒浓度波动时间序列信号的短期预测。 上述研究结果丰富了气固流化床的研究方法，深化了对气固流化系统的认识，有助于进一步掌握流化床的气固流动行为和实际应用。
甄玲[10]2002年在《气固流化床信息传输特性及其应用研究》文中认为流态化技术广泛地应用于化工、石油、冶金、食品等许多工业领域之中，然而该领域的研究还不够充分，工程应用还有待于进一步研究。 本文在气固流化床中引入互信息理论与非线性动力学理论作为主要的研究工具，在250mm床径气固流化床中进行了大量的实验，选用不同种类、不同粒径的粒子作为固体颗粒，在宽流域的范围内对系统内不同测点的压力信号、压差信号、颗粒浓度信号进行了综合研究。研究从互信息的角度出发，分析计算了六个通道两两之间的信息传输时间序列，得到了传统的单参数检测所不能提取的信息，从新的角度认证了气固流化床系统的非线性本质。混沌理论作为研究的热点，被广泛应用于流态化理论研究中，但是混沌学研究中的几个重要参数的计算在算法的实现上存在诸多问题，计算的结果稳定性较差。而复杂性理论作为非线性动力学中的重要组成部分，在流态化领域的运用还不多见。本文讨论了几种复杂性的具体算法，结果表明其具有算法简便，对数据点长度的要求相对较低等优点。 在互信息与非线性理论的基础上，本文针对不同流型状态下的多通道采样时间序列进行分析，得到了信息传输ITM矩阵。结果表明，该矩阵对于流型状态的变化有明显的指示作用，具有较传统的线性分析或单参数分析所不具有的优点，为流型识别提供了新思路。 从本文的研究来看，对多相流反应器，无论从理论上，还是从隐含信息提取上都应从传统的、平稳的线性概念拓展到非平稳的理论基础上：都应从单一参数的检测分析拓展到多传感器的信息融合。在此基础上，进一步应用模糊信息融合技术，获取多相流反应器时空范围的全面信息，将为工业化应用多相流研究成果提供有力支持。
参考文献：
[1]. 多传感器模糊数据融合在气固流化床流型识别中的应用[D]. 林萍. 浙江大学. 2004
[2]. 流化床聚合反应器颗粒生长与流动模式的研究[D]. 杨宝柱. 浙江大学. 2005
[3]. 基于现代非线性信息处理技术的气固流化床流型识别方法与实验研究[D]. 王晓萍. 浙江大学. 2004
[4]. 高阶统计量技术在两相流检测中应用研究[D]. 赵明阳. 浙江大学. 2005
[5]. 气固流化床中空隙率及颗粒碰撞压力的非线性分析[D]. 杨虎. 四川大学. 2001
[6]. 气固流化床的实验与模拟研究[D]. 杨富军. 浙江大学. 2005
[7]. 压力波动信号在气(汽)液两相流流型识别中的应用[J]. 刘燕, 张少峰, 李金红, 王延吉. 河北工业大学学报. 2008
[8]. ARMA模型在两相流检测中的应用研究[D]. 厉燕新. 浙江大学. 2004
[9]. 小波分析和神经网络理论及其在气—固流化床中的应用[D]. 周树孝. 四川大学. 2003
[10]. 气固流化床信息传输特性及其应用研究[D]. 甄玲. 浙江大学. 2002