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。     

气固流化床流型特性及其识别的复杂性研究

运用复杂性C2、涨落复杂性Cf及Lempel-Ziv复杂性C(n)等复杂性参数对气固流化床压力脉动信号进行分析,研究它们随流化床操作气速增大历经不同流型的变化趋势并将结果作了比较,进一步探讨了流化床流型特性的内在规律性,研究结果表明,在起始流化致鼓泡态转变的过程中,气－固体系会进行一种所谓的“重构”现象,并证实了气泡的存在是影响压力脉动信号复杂性的重要因素,同时实验显示复杂性参数能明确地指示固定床,鼓泡流化及湍动流化等不同流型之间的转变过程,为流型识别提供了新思路。     

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。     

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。     

基于图像动态纹理特征的气固流化床流型识别

准确识别流型是气固流化床二相流参数检测的重要内容,文中提出一种基于图像光流法和动态纹理特征相 结合的气固流化床流型识别的新方法.实验是在气固流化床二相流实验系统上利用高速摄影系统获取流型图像.流型图像分别为鼓泡床,节涌床,湍动床,快速流化床,稀相输送等5种典型流型.首先对获取的不同流型图像分别进行去噪和对比度拉伸...     

流化床压力脉动的递归分析

在自行搭建的冷态流化床实验台的基础上,采集了风帽入、出口处的压力脉动信号,通过对比、分析不同压力测点的压力信号递归图,来观察流化床内流化特性的差异。改变空气流量,借助递归率RR、确定性DET、递归熵ENTR,最长对角线Lmax、层状度LAM、竖直或水平线段长度均值TT等参数来定量分析鼓泡床、节涌床、湍流床和快速流化床4种流型的动力学特性。结果表明:递归定量分析能够有帮助于理解流化床的流动机理,对气固二相流的流型识别具有一定意义。     

气液固三相并流系统流型的混沌识别

运用确定性混沌分析技术，研究了气液固三相并流系统散式鼓泡流、聚式鼓泡流、柱塞流、泡沫流及环状流压力波动信号的混沌动力学行为。结果表明，吸引子可以用来表征气液固三相并流系统的动力学行为，混沌特征参数相关维D2和K熵可以用来定量识别以上五种流型。以混沌定量识别为基础，给出了三相并流系统的流型图。     

基于声发射的气固两相流流型识别

气固流化床中流型的识别是两相流相关参数检测的重要内容。利用声发射检测技术对气固流化床进行数据采样,结合数理统计、小波算法以及信息熵等方法提取气固流化床中不同流型的特征参数。由实验结果可知,此方法提取出的特征参数真实反映了典型气固流型下的动力学特征,在流化床中,鼓泡床、湍动床和快速流化床在时域、频域有着显著的区别。将小波能量、数理统计的结果以及小波包分解后的信息熵导入支持向量机(SVM)中,进行气固流型识别,正确率85%。因此,声发射检测技术与支持向量机相结合的方法可用于气固两相流流型的识别,具有一定的可行性。     

基于图像傅里叶变换纹理特征和概率神经网络的气固流化床流型识别

提出一种基于图像傅里叶变换纹理特征和概率神经网络相结合的气固流化床流型识别的新方法。该方法利用高速摄影系统获取流型图像。首先对流型图像进行组合滤波去噪,然后运用长方环傅里叶周向谱能量百分比法来计算图像频率分布特征,从而建立流型图像的纹理特征向量,并结合概率神经网络进行训练,实现流型的识别。实验结果表明,该方法能有效地识别气固流化床中鼓泡床、节涌床、湍动床、快速流化床、稀相输送五种典型流型,整体识别率达到98%,为流型识别开辟一条新途径。     

气—固密相流化床流型转变的机理模型

以机理实验为依据,提出了一个描述气-固流化床中从鼓泡流态化向湍动流态化流型转变的物理模型。导出了当单位床层体积中气泡数目对气速的二阶导数为零时发生流型转变,该模型的计算机结果与实验数据吻合良好。     

气固流化床压力脉动信号的混沌特征分析

对气固流化床内压力脉动时间序列进行分析,研究了流化床内的混沌特性,分别利用李雅普诺夫指数、相对分散度、分形维数和混沌度来定量描述稳定性、复杂性,自由度和系统状态数,证明四个混沌特征参数的相关性是好的,得到了混沌特性随着气速和床层高度的变化趋势,并且提出气泡行为是流化床内产生混沌运动的重要原因。     

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.     

气固流化床中的信息传输

引　言压力脉动信号用于气固两相流检测已经有相当长的时间 ,一般认为压力脉动信号包含了流化床内的许多动态信息 ,是颗粒特性、床的几何特性、气泡运动特性等多种因素的综合反映 .如何有效地从中提取隐含信息也一直是一个广受关注的问题 .在这方面国内外的研究者已经做过不少工作 ,包括早期研究压力脉动信号的均值、方差、功率谱、相关函数等 ,以及后来基于信号的非平稳特性的小波、Ｗｉｇｎｅ -Ｖｉｌｌｅ谱等 ,得到了一些有用的信息 .近年来 ,随着非线性科学的发展 ,有的研究者提出流化床具有显著的混沌特性 ,Ｄａｗ等在 1 990年第 1次发…     

A critical review of the complex pressure fluctuation phenomenon in gas-solids fluidized beds

The complex pressure fluctuation phenomenon in gas-solid fluidized beds is systematically examined in this paper based on a comprehensive review of the literature data. The local pressure fluctuations are composed of multiple sources, including local bubble induced fluctuations, global bed oscillations and propagating pressure waves originating in other locations (e.g. bed surface, distributor and windbox). The interaction and coupling among bubble motion, under-damped oscillations of fluidized particles and bed surface, propagating compressible pressure waves and flow pulsation in gas-solid fluidized beds creates the complexity of local pressure fluctuations, and is likely responsible for the formation of complex but unique flow patterns. A few attempts have been reported in the literature on examining the interaction between bed oscillations, plenum chamber air pulsation and propagating pressure waves in fluidized beds, showing some promises on predicting the local pressure fluctuations. Future work should be focused on predicting local and global pressure fluctuations and the formation of unique surface flow patterns by coupling different contributing mechanisms.     

气固流化床压力脉动信号的Wigner谱分析

用Wigner谱首次对气固流化床压力脉动信号进行时频二维分析,压力脉动信号的强非平稳性得到了证实.在Wigner谱平面中定义了局部频峰加权平均频率参数,从实验角度研究了流化床气速、静床高对压力脉动信号加权平均频率的影响.结果表明,它具有比传统的功率谱主频好得多的统计重复性,能更准确地反映气泡相的特性.     

算法复杂性在气固流化床动力学中的多尺度分析

提出了对从时间序列粗粒化得到的符号序列进行细化的方法,首次在不同尺度下,利用算法复杂性,对不同流型、静床高、平均粒径等操作条件下的压力脉动时间序列进行分析。研究结果表明,不同尺度下的算法复杂性不同的变化趋势,对应了不同尺度下气固两相运动的特征,能够从多角度反映流化床的运动特性,比单一尺度提供更多的信息,为流化床压力脉动时问序列非线性分析提供了新的思路。     

气固流化床信息传输和流型识别

在互信息理论和涨落复杂性理论基础上,计算了压差、压力及光纤颗粒浓度3种不同传感器测量时间序列之间信息传递的复杂性测度,建立了多传感器信息传输矩阵ITM,并定义了矩阵平均值特征参数MITM.研究了矩阵平均值MITM在不同流化状态下的变化规律,结果表明MITM对不同流型的变化有明显的指示作用.     

基于小波变换的气固流化床压力流动信号的分析

将小波分析技术应用于气固流化床压力波动信号的分析中,在不同尺度上提取信号能量特征,由此来对压力波动信号中所含丰富信息进行分析、提出了应用小波分析技术来判别流化床从固定床向鼓泡床转变的新方法,并确定了起始流化速度的范围,初步研究表明,所提取的特征信息反应了气固流化床从固定床向鼓泡床转变的过程,通过此特征信息可以确定流化床的起始流化速度的范围。／     

一种气,固流化床料位检测的新方法

料位高度是气、固流化床内重要的基本参数之一。虽然有压降法、测温法、电容法和回波法等可用于料位的测量,但是这些方法作为工业应用都不能令人满意。本文根据流化床内部特性提出了利用流化床内压力波动信号和料面附近的平均压力降测量流化床料位高度的新方法。实验表明,这种方法原理简单,测量精度高。不仅能测量流化床内料位的平均高度。而且还能得到料位的瞬时高度和波动范围;且测量结果不受流化床的几何尺寸、床内物料的特性及流化状态等因素的影响,从而为工业流化床提供了一种料位在线测量的新方法。