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流动结构是极其重要的流体力学特性参数,在不同的流动结构下,系统内部各相的流动规律和传热传质规律也完全不同,所以对流动结构转变与识别的客观正确认识至关重要,因此,三相流动结构转变规律与流型识别是一个亟待解决的基础问题。但由于气液固三相流动的复杂性与随机性,给流动结构的研究带来很大困难,虽然国内外研究者对其进行了一些研究工作,但对于流动结构的划分方式和转变规律的认识有所差异,所以又必须对其开展进一步研究,以期能够科学客观的识别流动结构。本文从实验探索的角度,对气液固三相流动结构转变与识别的变化规律进行了系统深入的研究。 在冷态气液固三相鼓泡床实验装置上,采用高精度压差传感器实时采集和处理系统以及高分辨率数字图像采集系统,对气液固三相的基础流体力学特性进行了系统的实验研究,揭示了床层压降和平均气含率随操作气速的变化规律,并总结了床层压降和平均气含率随固含量、颗粒粒径、粘度的变化规律;考察了气液固三相鼓泡床的流动结构,并结合拍摄的高分辨率图片进行流动结构区分,对其主要的流动特征进行描述,由此提出了将过渡流划分为两个流动区域的观点。 基于现代信号处理技术,针对压力脉动时间序列,采用统计、频谱、混沌这三大类数据分析方法进行处理分析。从不同的方面对气液固三相流动系统进行研究,获得相应方法在不同流动结构下的关系图,根据这些关系图的不同特征,提取在不同操作参数下的关系图的特征参数,揭示流动结构与特征参数之间的关系,并对流动结构的转变规律进行了定量的分析,实现了特征参数定量表征流动结构的目的。通过对统计、频谱、混沌的分析结果进行综合评估,对比特征参数对不同流动结构的表征效果,找到了适合表征气液固三相流动结构的最佳方法,并获得了三相流动结构的转变规律。 运用Matlab图形用户界面设计语言,结合现代信号处理方法,构建脉动信号实时分析流型识别软件平台,同时读入6组不同工况下的压力脉动数据,选择需要采用的分析方法,得到不同操作参数下的特征参数以及关系图。根据不同流动结构具有不同的特征值范围,实现流动结构快速识别,此软件平台对脉动信号具有普适性。