管束间气液两相绕流流型及流动特性研究

发布时间：2017-05-30 02:10

  本文关键词：管束间气液两相绕流流型及流动特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：管束间的气液两相绕流现象广泛存在于自然界以及化工、动力等行业,在实际应用中有重要作用,特别是管束间平行向上流动更具有特殊意义,例如水冷核反应堆系统、管壳式换热器中的两相流。流型在研究两相流的流动和换热等特性方面有着至关重要的作用。研究两相流的流型特性有助于流动机理的理解,对设备的设计、运行及安全至关重要。 本文对气液两相流冲刷管束的流型及其特性进行实验研究,采用高速摄影法拍摄流型图像,实现了可视化、非接触测量,且不会干扰设备的正常运行。在大量图像及压差数据基础上,将数字图像处理、混沌理论、复杂性理论应用到流型特性分析中,从理论和实验两方面探讨流型机理特性。 在气-水两相流实验台上,利用高速摄像机获得垂直向上横掠三种结构管束的流型图像。对典型流型图像进行流动特性分析,基于实验数据建立流型图,分析管束结构对流型范围影响。通过分析流型连续图片灰度共生矩阵参数的Lempel-Ziv测度与信息熵来研究两相流的流型演化特点。将复杂性测度与混沌形态分析方法和递归图及递归定量分析法应用到两组试验段压差信号分析中,以研究流型及其转变机理。实验结果表明,高速摄影法清晰的观察到流型细节变化,图片纹理参数中ENT与COR的复杂度与图片的熵测度吻合较好,而CON与ASM表征作用不具有普遍性。节距比对流型范围影响较排列方式对流型范围影响小。对压差的研究发现同种流型下错列管束比顺列管束中两相流流动状态有序。不同节距比管束中压差的两种复杂性测度对流型的变化是敏感的且吸引子的拓扑结构准确地揭示了两相流流型演化机理,可以鉴别管束间气液两相流流型。因此,将高速摄影法和非线性理论相结合可以对流型特性进行很好的研究。
【关键词】：气液两相流 顺错列管束 高速摄像 压差信号 非线性分析法
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外的研究动态及发展趋势12-18
• 1.2.1 两相流流型研究方法及现状12-16
• 1.2.2 两相流绕流压降研究方法及现状16-18
• 1.3 本文的研究内容18-19
• 第2章 实验系统及方法19-31
• 2.1 实验设备及实验步骤19-21
• 2.2 图像采集系统21-22
• 2.2.1 摄像仪及其参数21-22
• 2.2.2 照明技术22
• 2.3 动态数据采集系统22-23
• 2.4 流型图像及实验数据的获取23-24
• 2.5 噪声对实验结果的影响24-26
• 2.6 流型图像及压差波动信号的去噪处理26-30
• 2.6.1 中值滤波技术26-27
• 2.6.2 对比度拉伸技术27-28
• 2.6.3 均匀背景亮度28-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第3章 管束间气液两相流型及流型图像分析31-46
• 3.1 流型图像分析31-34
• 3.2 流型图34-36
• 3.3 流型图像处理方法36-42
• 3.3.1 空间灰度共生矩阵36-41
• 3.3.2 流型图像的复杂性测度41-42
• 3.3.2.1 Lempel-Ziv复杂度41-42
• 3.3.2.2 图像的信息熵42
• 3.4 流型图片的复杂性分析42-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 管束间气液两相流压差波动特性分析46-58
• 4.1 两相流流动压降特性分析46-47
• 4.2 相同节距比管束压差信号的递归分析47-51
• 4.2.1 递归分析方法48
• 4.2.2 差信号的递归特性分析48-51
• 4.3 复杂性测度与混沌吸引子51-57
• 4.3.1 分形盒子维数51-52
• 4.3.2 近似熵52-53
• 4.3.3 混沌吸引子53
• 4.3.4 相同排列方式管束压差复杂性测度及吸引子形态特征分析53-57
• 4.3.4.1 复杂性测度分析53-55
• 4.3.4.2 混沌吸引子形态特征分析55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-64
• 攻读学位期间发表的学术论文64-65
• 致谢65

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