基于現(xiàn)代非線性信息處理技術(shù)的氣固流化床流型識別方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氣固流化床是化工、能源等生產(chǎn)過程中的重要裝置,在流化床建模、設(shè)計(jì)、開發(fā)和運(yùn)行中需要獲取流化床的流型和流型轉(zhuǎn)換的信息.這對提高流化床的性能和傳熱、傳質(zhì)效率至關(guān)重要,流型參數(shù)的檢測與識別一直是氣固兩相流參數(shù)監(jiān)測的重要研究內(nèi)容.氣固流化床壓力脈動(dòng)時(shí)間序列隱含著包括流型和過渡流型在內(nèi)的兩相流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為信息,由于氣固流化床在很寬的操作系統(tǒng)范圍內(nèi)是一個(gè)復(fù)雜的非線性時(shí)變系統(tǒng),因此,該文采用現(xiàn)代非線性信息處理技術(shù)來進(jìn)行流化床壓力脈動(dòng)信號的特征提取與

2、流型識別方法的研究.以期能從新的角度更深入地認(rèn)識流態(tài)化規(guī)律,探索流化床流型識別的新技術(shù)與新方法.該文在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,將現(xiàn)代非線性信息處理方法包括希爾伯特黃變換(Hilbert-HuangTransform簡寫HHT),互信息和信息傳輸以及模糊信息融合理論,首次應(yīng)用到氣固流化床壓力脈沖時(shí)間序列的分析中,從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面,系統(tǒng)地探討了流化床流型的非線性識別原理,提出和實(shí)現(xiàn)了適合于工業(yè)現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)研究的三種流型識別方法.首先采用非平穩(wěn)

3、、非線性信號處理的HHT變換,從壓力脈動(dòng)信號中提取一族內(nèi)稟模態(tài)函數(shù)(IMFs),建立時(shí)間—頻率—能量三維希爾伯特黃譜圖,從中發(fā)現(xiàn)了流型的轉(zhuǎn)換與能量分布之間的聯(lián)系;并進(jìn)一步在實(shí)驗(yàn)研究中,計(jì)算得到了壓力脈動(dòng)信號不同階次IMF能量轉(zhuǎn)移與流型的定量關(guān)系.據(jù)此,提出了基于IMFs能量轉(zhuǎn)移和不同頻段能量分布的流型識別方法,該方法分析速度很快,具有十分良好的工程應(yīng)用前景.在討論了相空間重構(gòu)技術(shù)、復(fù)雜性參數(shù)算法和互信息理論基礎(chǔ)上,計(jì)算了流化床系統(tǒng)內(nèi)不同

4、測點(diǎn)之間兩兩壓力脈動(dòng)信號之間的互信息傳輸時(shí)間序列,建立了以復(fù)雜性測變參數(shù)為其元素的信息傳輸矩陣(Information Transform Matrix簡寫ITM),進(jìn)一步定義了基于系統(tǒng)信息傳輸?shù)男畔鬏斊骄礛ITM(Mean of ITM)參數(shù)來表征氣固流化床在不同流化狀態(tài)時(shí)信息傳輸量的大小.為了研究和識別流化床系統(tǒng)內(nèi)的過渡流型,該文依據(jù)過渡流型的模糊性,在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上應(yīng)用模糊集理論,建立了不同過渡流型相對于確定性流型的隸屬度