探索气固流化床多参数信号复杂性的研究和运用

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1、浙江大学硕士学位论文气固流化床多参数信号复杂性的研究和运用姓名：黄春燕申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陈伯川;陈伟2002.1.1浙江人学碗士学位论文摘要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，气固流化床的应用尤为广泛，许多化学反应都是依靠气固流化床来实现的。本文在气固流化床中引入复杂性理论作为主要的研究工具，在】14rnm和250mm床径气固流化床中进行了大量的实验，选用分别属于A类和B类的粒子作为固体颗粒．在宽流域的范围内对流化床压力信号、颗粒浓度信号，尤其是压力信号进行了研究。复杂性理论作为非线性科学中的重要组成

2、部分，在流态化领域的运用还不多见。本文首先讨论了复杂性的具体算法，结果表明其具有计算方便，对时间序列长度等条件的要求相对较低等优点，在算法上明显优于混沌特征参数。涨落复杂性和最大Lyapunov指数在对床内运动进入混沌状态的敏感指示这一点上，两者是一致的，但涨落复杂性和最大Lyapunov指数相比，不易受到取压点高低位置不同的影响，在工业运用上更具有优势。，~—1、本文研究了三种具有代表性的复杂性参数随操作气速的变化趋势，进一步探、、讨了流化床流型的内在规律性。结果表明，起始流化至鼓泡态转变的过程中，复杂性参数表明气固体系会进行～种所谓的“重构”现象，

3、这与用K熵表征起始流化态至鼓泡态之间变化时所得到的结果相一致，并能明确地指示固定床、鼓泡流化及湍动流化等不同流态之间的转变过程，为流型识别提供了新思路。本文对A／B类颗粒的涨落复杂性进行了研究，结果表明涨落复杂性对两类粒子在过渡区的流化特性差异性有明显的体现，它在某种程度上是体系均～化程度的表征。同时定义了涨落偏差△c。．，和平均涨落偏差jacf．并对它们进行了定量的分析。本文认为是颗粒密度的差异造成涨落复杂性均值的差异，而平均涨落偏差1AC1～定程度上是颗粒粒径分布的一个重要衡量指标，而且针对B粒子提出了平均涨落偏差判据，实验数据和该判据有很好地符合

4、。同时本文还对不同静床高、轴向位置、平均粒径的体系的涨落复杂性进行了研究。。在本文的最后，通过光纤、压力传感器同时获取同一操作条件下不同位置颗●浙江人学{l!i!{．学位论史粒浓度、压差、压力信号时间序列进行了吸引子和涨落复杂性研究，证实了Takens的相空间嵌入原理：即一个状态变量进行测量就可以反映整个系统的定性性质。涨落复杂性参数表征的过渡区域有明显的上下起伏涨落的过程，是由于在过渡区流化床动力系统中各个子系统或变量在获取能量和信息方面存在相互竞争协同，也就是在获取资源上存在优势上的差异造成的。就系统本质的运动而言，系统流化状态在不同信号趋势上是嘲

5、!的，因此有理由认为涨落复杂性参数对应的仅是、、7系统本身的一定运动状况。j关键词：气固流化床多信号复杂性浙江人学坝【：学位论文ABSTRACTFluidizationhasbeenassumedasallefficientmeansofcontactingdifferentparticlesinvariousfieldssuchaschemical，metallurgicalandpharmaceuticalindustries．However,thehydro—dynamicalbehaviorofgas—solidbedisverycomplex

6、．Inthispaper,basedOBalargeamountofexperimentaldata．complexitytheoryaTeadoptedasanewmethodtostudyonthemulti·signalsespeciallypressuresignalinwideflowregioningassolidfluidizedbedwhichrespectivediameterare114mmand250mm．ThesolidobjectivebelongtoAandBparticles．Complexitytheoryasallim

7、portantpartofnonlinearscienceisseldomusedinfiuidizedbed，Thearithmeticofcomplexparameterarediscussed，thencomparedwithchaosparameter⋯．maximumeyapunovexponent．Theexperimentalresultsshowthatthecriticaltransitionpointofchaosstatebycomplexityanalysiscorrespondswellwiththatproposedbych

8、aosanalysis，butcomplexityanalysisiseasiertobeca