汽液固三相流动沸腾传热系统的非线性预测研究

论文摘要

近年来,确定性混沌分析开始应用于研究流动沸腾传热系统,但是,已有研究多限于对系统非线性混沌特性的分析等。本文将运用混沌预测法对汽液两相和汽液固三相流动沸腾蒸发系统的传热系数时间序列进行混沌预测,以期为系统的操作和控制提供指导。运用自行建立的一套流动沸腾传热装置及微机自动测试系统,通过实验测得的壁温、液温和冷凝量,间接得到反映系统流动和传热演化信息的传热系数时间序列,将传统分析方法与确定性混沌分析方法相结合对流动沸腾蒸发系统的传热系数时间序列进行混沌分析,并运用混沌预测法对时间序列进行预测。结果表明:在本实验操作条件下,汽液两相和汽液固三相流动沸腾传热系统具有混沌特性; 汽液两相流动沸腾传热系统的混沌预测值和实验值在严格时间轨道上基本吻合,同时,预测和实验时间序列的宏观流动和传热特性基本一致; 汽液固三相流动沸腾传热系统的混沌预测值和实验值在严格时间轨道上不完全吻合,但是,从反映系统流体动力学特性和传热特性的宏观角度分析表明,结果令人满意; 对比两相和三相系统的混沌预测结果可以看出,混沌预测法对两相预测的准确性要高于对三相的预测,这也反映了三相系统比两相系统具有更为复杂的流体动力学特性和传热特性; 不同的流动状况、不同的固体颗粒含率下和不同的轴向位置,预测的准确性有所不同; 在各种分析方法中,吸引子相图更能直观地体现预测的准确性。但是,预测时间序列的各参量值均稍小于或低于相对应的实验时间序列的参量值,有待进一步完善。

论文目录

• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 确定性混沌研究
• 2.1.1 混沌简介
• 2.1.2 确定性混沌分析简介
• 2.1.3 确定性混沌理论在流态化领域的研究进展
• 2.1.4 确定性混沌理论在流动沸腾蒸发系统的研究进展
• 2.2 时间序列的混沌预测
• 2.2.1 时间序列简介
• 2.2.2 预测简介
• 2.2.3 时间序列的混沌预测
• 第三章 理论基础
• 3.1 确定性混沌分析理论基础
• 3.1.1 传统分析技术
• 3.1.2 定性确定性混沌分析技术——相图分析技术
• 3.1.3 定量确定性混沌分析技术
• 3.2 时间序列预测理论基础
• 3.2.1 非线性时间序列预测方法简介
• 3.2.2 选择非线性混沌预测方法的依据
• 3.2.3 K 个邻近点相似混沌预测程序图
• 3.2.4 K 个邻近点相似混沌预测法的验证
• 第四章 实验装置及测试系统
• 4.1 实验装置及流程
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验流程
• 4.2 需测量参数的测试方法及采集
• 4.2.1 测量参数
• 4.2.2 需测量参数的测试及采集
• 4.3 需研究参量的计算
• 4.3.1 热通量的计算
• 4.3.2 沸腾换热系数h 的计算
• 4.4 实验步骤
• 4.4.1 检查与调试
• 4.4.2 实验的主要内容
• 4.4.3 实验步骤
• 第五章 流动沸腾蒸发系统的混沌分析及预测
• 5.1 汽液两相流动沸腾蒸发系统非线性特性分析
• 5.1.1 时序图
• 5.1.2 功率谱
• 5.1.3 自相关系数
• 5.1.4 吸引子相图
• 5.1.5 混沌特征参量
• 5.2 汽液两相流动沸腾蒸发系统时间序列的混沌预测及结果分析
• 5.2.1 预测
• 5.2.2 预测结果分析
• 5.3 汽液固三相流动沸腾蒸发系统非线性特性分析
• 5.3.1 时序图
• 5.3.2 功率谱
• 5.3.3 自相关系数
• 5.3.4 吸引子相图
• 5.3.5 关联维数
• 5.4 汽液固三相流动沸腾蒸发系统时间序列的混沌预测及结果分析
• 5.4.1 左管传热系数时间序列的预测
• 5.4.2 中管传热系数时间序列的预测
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 主要符号说明
• 参考文献
• 在读期间发表论文和参加科研情况说明
• 致 谢