汽液固三相流动沸腾传热系统的非线性建模研究

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1、2005年1月摘要运用汽液固三相流动沸腾传热系统可以较好地解决换热装置运行中所出现的壁面结垢和传热强化问题，达到节能、降耗和防除垢的目的。汽液固三相流动沸腾系统是一个非线性的复杂系统，有必要运用整体的系统论和非线性的数学工具来加以研究。但是，目前有关该系统的非线性研究主要集中在非线性传热特性的分析上，而有关建立非线性模型方面的研究报导很少，在本文中将进行这方面的研究。在本文中，根据实验测出的反映系统演化信息的汽液两相和汽液固三相关键参量的时间序列，采用遗传算法全局建模法，建立了描述该系统动力学行为的数学模型，并将模型计算结果与实验值进行了比较和分析。结果表明，用遗传算法全局建模法所建模型的计算

2、结果与实验值吻合良好。模型能够较好地描述两相和三相系统的动力学行为，其中，两相系统的模型精度要比三相系统的模型精度稍高。另外，在本文中，还采用了反演方法对该系统进行了建模尝试。根据非线性定量分析结果一一汽液两相及汽液固三相沸腾传热系统的关联维数均在1到2之间，这表明两个独立变量即可描述系统的动力学行为，故在这里以温度和压力两个变量的时间序列为基础数据，建立了二元常微分方程组。但是，由模型计算结果与实验数据的比较来看，还有待进一步研究。关键词：汽液固三相流；沸腾传热；非线性；模型；遗传算法：反演理论ABSTRACTTheproblemoffoulingandheattransferenhance

3、mentcanbesolvedbyvapor—liquid—solidflowtechnique．Theanalysisforthisphenomenonindicatedthatthesystemofvapor-liquid—solidboilingflowisandshouldbeinvestigatedbythesystematictheoryandnonlinearmethods．Butuptonow,thenonlinearstudiesonthissystemhavebeenfocusedonthenonlinearheattransfercharacters．However，li

4、ttleworkhasbeendoneonthenonlinearmodeling，whichwillbediscussedinthispaper．Basedonthetimeseriesofkeyparameters，whichdisplaythefeaturesofvapor-liquidandvapor-liquid-solidsystems，thegeneticalgorithmwasusedtoconstructaglobalmodelbywhichthehydrodynamicbehaviorofthesystemcallbcdescribed．Comparisonandanaly

5、sisonthedataobtainedfrommodelandexperimenthavebeencarriedout．Theresultsshowthatcalculatingvaluegotfromthemodelisingoodagreement、啊mthatmeasuredinexperiment．andthehydrodynamicbehavioroftWO·-phaseandthree-·phasesystemscanbewelldescribedbythemodels．MeanwhiletheprecisionresultfromthemodelfortWO-phasesyst

6、emishigherthanthatforthree—phasesystem．Moreover,thepreliminarymodelsforsuchsystemshavebeenbuiltbymakinganattempttousetheinversiontheory．Thenonlinearquantitativeanalysisshowedthatthecorrelationdimensionofthesystemisbetween1and2．whichindicatedthattwoindependentvariableswereneededtodescribethedynamicbe

7、haviorofthesystem．Agroupoftwo—orderordinarydifferentialeaquationsisconstructedonthedataoftemperatureandpressuretimeseries．However，thecomparisonresultsbetweenthevaluescomputedfromthemodelandthatmeasure