汽液固三相流动沸腾传热系统的非线性建模研究

摘要

本文运用汽液固三相流动沸腾传热系统可以较好地解决换热装置运行中所出现的壁面结垢和传热强化问题，达到节能、降耗和防除垢的目的。汽液固三相流动沸腾系统是一个非线性的复杂系统，有必要运用整体的系统论和非线性的数学工具来加以研究。但是，目前有关该系统的非线性研究主要集中在非线性传热特性的分析上，而有关建立非线性模型方面的研究报导很少，在本文中将进行这方面的研究。 在本文中，根据实验测出的反映系统演化信息的汽液两相和汽液固三相关键参量的时间序列，采用遗传算法全局建模法，建立了描述该系统动力学行为的数学模型，并将模型计算结果与实验值进行了比较和分析。结果表明，用遗传算法全局建模法所建模型的计算结果与实验值吻合良好。模型能够较好地描述两相和三相系统的动力学行为，其中，两相系统的模型精度要比三相系统的模型精度稍高。 另外，在本文中，还采用了反演方法对该系统进行了建模尝试。根据非线性定量分析结果——汽液两相及汽液固三相沸腾传热系统的关联维数均在1到2之间，这表明两个独立变量即可描述系统的动力学行为，故在这里以温度和压力两个变量的时间序列为基础数据，建立了二元常微分方程组。但是，由模型计算结果与实验数据的比较来看，还有待进一步研究。

目录

文摘

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第一章前言

第二章文献综述

2.1沸腾传热及其强化

2.1.1沸腾传热

2.1.2沸腾传热的强化

2.2多相流动及沸腾传热系统的非线性研究进展

2.2.1汽液两相流动沸腾传热系统非线性研究

2.2.2三相流动系统的非线性研究

2.3建模理论

2.3.1建模的分类

2.3.2建模的一般步骤

2.3.3模型特点

2.4多相流动沸腾传热系统建模研究进展

2.4.1汽液两相流动沸腾传热模型

2.4.2汽液固三相流动沸腾传热模型

2.4.3传热模型分析

2.5非线性动力学系统的建模研究

2.5.1基本概念

2.5.2非线性动力学系统建模研究进展

2.6本论文研究方案

第三章理论基础

3.1确定性混沌分析技术

3.1.1简介

3.1.2确定性混沌分析的内容

3.2时间序列建模技术

3.2.1时间序列简介

3.2.2时间序列建模

3.3遗传算法全局建模法

3.3.1遗传算法全局建模法原理

3.3.2程序设计与调试

3.3.3 Logistic验证

3.4反演建模法

3.4.1反演建模法原理

3.4.2程序的设计与调试

3.4.3 Lorenz系统验证

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测量方法及数据采集

4.2.1测量方法

4.2.2实验数据的采集

4.3实验步骤

4.3.1检查与调试

4.3.2实验的主要内容

4.3.3实验步骤

第五章遗传算法全局建模及其分析

5.1模型的确定

5.1.1变量的选择

5.1.2变量数目

5.1.3方程形式

5.2汽液两相流动沸腾传热系统

5.2.1加热蒸汽压力0.11MPa

5.2.2加热蒸汽压力0.13Mpa

5.2.3加热蒸汽压力0.15MPa

5.2.4小结

5.3汽液固三相流动沸腾传热系统

5.3.1不同加热蒸汽压力下的模型(固体粒子百分含率为3％)

5.3.2不同固体粒子百分含率的模型(加热蒸汽压力为0.15MPa)

5.3.3小结

第六章反演方法建模初探

6.1模型参数的确定

6.1.1方程变量数

6.1.2方程形式

6.1.3变量的选择

6.2汽液两相沸腾传热系统

6.2.1加热蒸汽压力为0.11MPa

6.2.2加热蒸汽压力为0.13MPa

6.2.3加热蒸汽压力为0.15MPa

6.3汽液固三相流动沸腾传热系统

6.3.1方程变量数的确定

6.3.2方程形式

6.3.3变量的选择

6.3.4建模结果

6.4小结

第七章结论及展望

参考文献

符号表

发表论文和参加科研情况

致谢