基于小波变换的鼓泡流化床压力脉动信号分析

摘要

由于多相流本身的复杂性及非确定性,现今对流化床中气固流体动力特性的认识仍处于不成熟阶段.压力脉动是流化床设计和操作中的重要参数,其信号包含了床内大量的流体动力学行为特征,压力传感器准确性好,响应频率高,操作条件范围广,可以借籍最先进的信号处理方法对床内压力脉动信号进行分析研究,对流化床内多相流反应体系本身的复杂性做进一步的探讨研究.该文测定了在不同布风板开孔率、不同表观流速,以及不同位置高度的压力脉动,进而对气固鼓泡流化床压力脉动时间序列进行了统计分析及傅立叶变换,由脉动信号均方差对射流穿透高度做大致判断,据此得出射流穿透高度的估算方法;开孔率较小时,由傅立叶变换对风室内测点压力脉动信号分析可得出在整个频率段上的三个主要峰值频段:气泡生成、合并频段,破裂频段及床层主频引起的脉动频段.并在以上分析结论的基础上利用小波包变换分别提取三个关键频段信号,计算各频段能量特征值.研究了不同表观速度、不同开孔率对气泡生成、合并、破裂的影响,及气泡生成、合并、破裂引起的压力脉动能量沿床高的变化.将气泡生成脉动能量与气泡模型进行比较,结果再次论证该文分析方法的可靠性;该文的研究工作为稠密气固两相流动的研究揭开了一个崭新的篇章.

目录

文摘

英文文摘

东南大学学位论文独创性声明和东南大学学位论文使用授权声明

第一章绪论

§1.1课题的研究意义及背景

§1.1.1工程背景

§1.1.2学科背景

§1.2气固流化床压力脉动研究现状综述

§1.2.1压力脉动的形成及传播

§1.2.2压力脉动的性质

§1.2.3流化床压力脉动分析方法

§1.2.4流化床压力脉动的应用

§1.3本文研究内容

第二章Fourier分析及小波变换理论

§2.1 Fourier分析理论

§2.1.1 Fourier变换及其离散化

§2.1.2 FT、DFT、DTFT之间的关系及算法

§2.2小波变换和小波包变换的数学基础

§2.2.1连续小波变换(CWT)

§2.2.2离散小波变换(DWT)

§2.2.3一维小波变换的Mallat算法

§2.3小结

第三章实验系统概述及床内压力脉动现象描述

3.1实验装置及实验流程

3.2数据采集系统

3.3采样频率的选定

3.4信号时间序列长度的确定

3.4实验压力脉动现象的物理描述

第四章实验结果处理及分析

§4.1压力脉动信号的统计分析

§4.1.1压力均值及均方差对脉动大小的判断

§4.1.2均方差分析对射流区射流及其形成高度的判断

§4.2 Fourier分析在流化床压力信号分析中的应用

§4.2.1 Fourier变换对开孔率0.74％及1.55％压力脉动信号分析结果

§4.2.2 Fourier对开孔率6％鼓泡床内压力脉动信号分析结果

§4.2.3傅立叶分析小结

§4.3小波包变换在流化床压力脉动分析中的应用

§4.3.1基小波的选取

§4.3.2小波变换结果

§4.4.3各分量信号能量计算

§4.4.4初始气泡大小与气泡生成脉动能量的比较

第五章结论

致谢

参考文献

附录 常用符号缩略词