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第1章 绪论1

1.1两相流的定义和分类1

1.1.1两相流的定义1

1.1.2两相流的分类1

1.2两相流的特点2

1.3两相流参数检测方法及分类3

1.3.1参数检测的主要方法3

1.3.2两相流参数的分类3

1.4气固两相流参数检测的研究4

1.4.1参数检测的工程背景及意义4

1.4.2参数检测的研究进展及现状4

1.4.3参数检测存在的问题8

1.5气固两相流典型设备及联系9

1.5.1气固两相流典型设备9

1.5.2流化床与喷动床的区别与联系10

参考文献11

第2章 基于压力信号的气固两相流流型识别14

2.1气固两相流的典型流型14

2.1.1气固两相流流型划分14

2.1.2气固两相典型的流型特征16

2.1.3流型识别中拟解决关键问题17

2.2实验系统及实验步骤18

2.2.1实验装置简介18

2.2.2实验步骤19

2.3实验参数的测量20

2.3.1信号的采集与压力传感器的选择20

2.3.2实验所观察到的流型20

2.4压力脉动信号的去噪处理22

2.4.1几种一代小波去噪基本原理22

2.4.2二代小波原理25

2.4.3一代小波与二代小波除噪比较27

2.5压力脉动信号的时频分析28

2.5.1时频分析28

2.5.2数据结果分析29

2.6压力脉动信号的非线性分析33

2.6.1非线性分析33

2.6.2数据结果聚类分析36

2.6.3数据结果递归分析39

2.7压力脉动信号的混沌特性和多重分形分析41

2.7.1混沌特性分析42

2.7.2多重分形分析48

2.8流型识别模式的分析与选取52

2.8.1人工鱼群基本理论52

2.8.2BP神经网络53

2.8.3Elman神经网络54

2.8.4人工鱼群算法优化BP网络的过程55

2.8.5统计特征参数56

2.8.6实验结果与分析57

本章小结59

参考文献59

第3章 基于图像信号的气固两相流型识别62

3.1实验系统及实验步骤62

3.1.1实验装置简介62

3.1.2实验步骤63

3.2数字图像采集系统63

3.2.1高速摄影机系统63

3.2.2图像拍摄方式的选择64

3.2.3照明系统的选择64

3.2.4流化床气固两相流动图像的获取65

3.2.5流型图像的预处理67

3.3流化床气固两相流流型图像特征提取70

3.3.1流型图像的灰度直方图统计特征70

3.3.2流型图像的傅里叶变换纹理特征72

3.3.3流型图像的小波-分形特征75

3.3.4流型图像的多重分形特征79

3.4流型识别分类器的分析与选取84

3.4.1BP神经网络模型84

3.4.2概率神经网络模型86

3.4.3遗传神经网络模型87

3.4.4神经网络模型在流型识别的应用89

3.4.5流型识别方法比较90

本章小结91

参考文献91

第4章 气泡、颗粒行为特征研究94

4.1实验系统与实验步骤94

4.2气固两相流图像处理过程96

4.2.1图像去噪96

4.2.2纠正不均匀光照99

4.2.3图像二值化99

4.2.4粘连颗粒分割102

4.3浓相气固两相流气泡行为研究105

4.3.1气泡参数106

4.3.2气泡上升过程中的行为分析107

4.3.3气泡聚合过程中的行为分析111

4.3.4气泡分裂过程中的行为分析113

4.4稀相气固两相流动图像特征分析116

4.4.1固体颗粒标号116

4.4.2参数计算117

4.4.3气固混合比118

4.4.4体积空隙率119

4.4.5质量含固率119

4.4.6实验结果分析120

4.5误差来源分析126

本章小结127

参考文献127

第5章 气固两相流流场检测与分析129

5.1基于特征相似度的PTV匹配算法129

5.1.1颗粒图像特征的提取129

5.1.2颗粒速度的测量131

5.2基于粒子群优化Hopfield网络的PTV匹配算法134

5.2.1能量函数的设计134

5.2.2基于PSO优化的Hopfield网络对颗粒进行匹配136

5.3光流分析的计算方法141

5.3.1光流算法概述141

5.3.2光流算法的基本原理141

5.3.3几种经典的光流算法143

5.4基于光流法的气固循环流化床流场测速147

5.4.1MQD互相关算法147

5.4.2实验结果与分析149

本章小结154

参考文献154

第6章 颗粒团聚特性的数值模拟研究156

6.1气固两相流颗粒团聚模型156

6.1.1黏附性颗粒气固两相流动中气相湍流的大涡模型156

6.1.2黏附性颗粒动理学159

6.1.3黏性颗粒系统碰撞应力163

6.1.4黏性颗粒系统碰撞热流通量173

6.2循环流化床内颗粒团聚流动特性的研究174

6.2.1数学模型、数值方法和边界条件174

6.2.2结果与讨论176

6.3喷动床内黏性颗粒气固两相流动特性的数值模拟研究195

6.3.1数学模型和边界条件195

6.3.2模拟结果与讨论196

6.4流化床内纳米颗粒气固两相流动特性的研究211

6.4.1数学模型、模拟参数和边界条件211

6.4.2结果与讨论212

本章小结223

参考文献224

第7章 颗粒团聚行为研究及参数检测227

7.1颗粒团聚现象概述227

7.1.1团聚结构的定义及分类227

7.1.2颗粒团聚的原因228

7.1.3团聚结构的黏结增长过程228

7.1.4气固两相团聚行为机理研究的重要意义229

7.2颗粒团聚分散的主要途径229

7.2.1机械分散法229

7.2.2干燥分散法230

7.2.3静电分散法230

7.3团聚结构表观黏结特性230

7.3.1颗粒团聚实验平台230

7.3.2团聚结构分区域辨识232

7.3.3表观黏结特性研究234

7.4团聚结构相态参数检测238

7.4.1团聚结构水分分布状态测量238

7.4.2团聚结构流量分布状态检测243

7.5团聚结构快速预报模型249

7.5.1团聚结构快速预报实验平台249

7.5.2模型建立及结果分析251

本章小结255

参考文献256