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循环流化床波动信号的非线性分析

马丽萍  
【摘要】: 循环流化床气-固两相复杂的流动系统使其过程控制、预测和放大相当困难,至今仍有许多问题未能很好地理解和掌握。本文利用混沌、分形这一新的非线性分析方法,结合新兴的数学工具-小波分析对循环流化床压力、颗粒浓度波动信号进行分析,从局部和整体不同的侧面来研究循环流化床气-固两相流动系统,以一个新的视角来认识循环流化床复杂的流体流动规律。 运用小波变换对信号具有时频局部化的特点,以及混沌信号与噪声小波变换模极大值变化趋势的不同,提出了基于分形理论的小波变换噪声去除方法,首次对循环流化床波动信号的噪声问题提出了客观、有效的除噪方法,克服了以往对未知动力系统信号除噪的盲目性。 对波动信号进行了系统的功率谱分析和相关性分析,首次指出信号的频带随操作条件的不同而略有差异,压力波动信号在低固体循环量下主要由低幅、周期信号的气体波动引起,随固体循环量的增加则以颗粒运动贡献为主,主要频带集中在5Hz以内,信号表现出混沌特征。 在混沌理论运用研究方面,探讨了用C-C算法来确定相空间重构滞时和时间窗,指出固定时间窗计算关联维比固定滞时计算关联维的优越性,首次将用此方法得到的时间窗用于循环流化床波动信号的混沌分析,确定关联维和Kolmogorov熵,并对循环流化床颗粒浓度波动信号径向、压力波动信号轴向混沌特性进行了系统的分析,混沌特征参数的变化在一定程度上反应了床层内气-固流体的运动状况。 引入多重分形测度分析理论,首次用小波变换模极大值的方法,对压力波动、 四川大学博士学位论文 颗粒浓度波动信号进行多重分形分析,得到相关奇异谱,为揭示循环流化床非线 性、非均匀性的流动机制提供了一种新的方法。提出以多重分形理论为依据的压 力波动信号的间歇性指数的计算方法,并对压力波动信号进行了间歇性分析,提 出了由快速流态化向密相气力输送的新的判据,并指出循环流化床提升管流型的 转变沿轴向并不是同时一致转变的,而是床层顶部要先于床层底部。上述研究结 果对深入了解循环流化床中气固两相流动机制具有重要意义。


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