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气固流化床中空隙率及颗粒碰撞压力的非线性分析

作　者: 杨虎
导　师: 石炎福
学　校: 四川大学
专　业: 化学工程
关键词: 气固流化床 空隙率 颗粒碰撞压力 时间序列 功率谱 混饨
分类号: TQ021
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
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内容摘要


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。

全文目录


中文摘要  6-7
英文摘要  7-8
1 文献综述  8-21
  1．1 概述  8-9
  1．2 流化床的操作速度  9-11
    1．2．1 临界流化速度  9-10
    1．2．2 带出速度  10-11
  1．3 床层空隙率  11-14
    1．3．1 平均空隙率  11-12
    1．3．2 空隙率的轴向分布  12-13
    1．3．3 空隙率的径向分布  13-14
  1．4 流化床中气泡及颗粒运动  14-15
    1．4．1 气泡运动  14
    1．4．2 颗粒运动  14-15
  1．5 流化床中物体受力  15-17
  1．6 流化床的参数测量  17-19
    1．6．1 空隙率测量  17-18
    1．6．2 压力波动测量  18
    1．6．3 颗粒压力测量  18-19
  1．7 时间序列信号分析  19-21
2 混沌理论  21-34
  2．1 概述  21-22
  2．2 相空间重构  22-26
    2．2．1 相空间重构原理  22-23
    2．2．2 滞后时间  23-26
      2．2．2．1 自相关函数法  23-24
      2．2．2．2 互信息函数法  24-26
    2．2．3 嵌入维  26
  2．3 混沌吸引子  26-28
  2．4 混沌特征参数  28-32
    2．4．1 关联维  28-29
    2．4．2 最大Lyapunov指数  29-31
      2．4．2．1 Lyapunov指数的定义  29-30
      2．4．2．2 从单变量时间序列计算最大Lyapunov指数  30-31
    2．4．3 Kolmogorov熵  31-32
  2．5 混沌理论在流化床中的应用  32-34
3 实验装置及测试方法  34-43
  3．1 实验装置及流程  34-35
  3．2 参数测量方法  35-37
    3．2．1 颗粒碰撞压力的测定  35-37
    3．2．2 空隙率的测定  37
  3．3 颗粒物性和实验方案  37-40
    3．3．1 颗粒物性  37
    3．3．2 操作条件  37-39
    3．3．3 采样频率  39-40
  3．4 部分实验数据  40-43
4 气固流化床中空隙率时间序列分析  43-74
  4．1 概述  43
  4．2 幅域分析  43-51
    4．2．1 均值与方差  43-48
    4．2．2 概率密度函数  48-51
  4．3 功率谱分析  51-59
    4．3．1 频域滤波  51-52
    4．3．2 功率谱分析  52-59
  4．4 混沌分析  59-74
    4．4．1 吸引子  59-63
    4．4．2 混沌特征参数  63-74
      4．4．2．1 最大Lyapunov指数  64-66
      4．4．2．2 关联维  66-69
      4．4．2．3 Kolmogorov熵  69-74
5 气固流化床中颗粒碰撞压力分析  74-91
  5．1 概述  74
  5．2 颗粒碰撞压力的幅域分析  74-83
    5．2．1 均值与方差  75-78
    5．2．2 概率密度  78-81
    5．2．3 自相关分析  81-83
  5．3 功率谱分析  83-87
  5．4 混沌分析  87-91
6 主要结论  91-93
参考文献  93-96
致谢  96-97

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工过程（物理过程及物理化学过程） > 基础理论
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