氣固兩相流多參數檢測及團聚機理研究與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周雲龍，楊寜，鄭建祥，李洪偉 著

圖書標籤:

• 氣固兩相流
• 顆粒物
• 團聚機理
• 多參數檢測
• 流體力學
• 數值模擬
• 工業應用
• 粉塵控製
• 顆粒輸運
• 過程工程

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030512734

版次：1

商品編碼：12066749

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-12-01

用紙：膠版紙

頁數：257

字數：323000

正文語種：中文

內容簡介

　　《氣固兩相流多參數檢測及團聚機理研究與應用》是作者周雲龍、楊寜、鄭建祥、李洪偉多年來從事氣固兩相流參數檢測理論和試驗研究工作所取得的研究成果的總結。全書共7章，主要內容包括基於壓力信號和圖像信號的氣固兩相流流型識彆、基於數字圖像處理技術的氣泡和顆粒行為特徵參數檢測、基於PTV法及光流法的氣固兩相流流場檢測、基於黏附性顆粒流動模型的團聚流態化數值模擬、顆粒團聚行為及其參數檢測。
　　《氣固兩相流多參數檢測及團聚機理研究與應用》可供工程熱物理、熱能工程、控製理論和控製工程、模式識彆與智能係統、檢測技術與自動化裝置、測試計量技術與儀器、供熱、供燃氣、通風及空調工程等相關專業的科技人員、工程設計人員閱讀，也可作為高等院校相關專業的研究生教材、本科生選修教材或參考書。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 兩相流的定義和分類
1．1．1 兩相流的定義
1．1．2 兩相流的分類
l．2 兩相流的特點
1．3 兩相流參數檢測方法及分類
1．3．1 參數檢測的主要方法
1．3．2 兩相流參數的分類
1．4 氣固兩相流參數檢測的研究
1．4．1 參數檢測的工程背景及意義
1．4．2 參數檢測的研究進展及現狀
1．4．3 參數檢測存在的問題
1．5 氣固兩相流典型設備及聯係
1．5．1 氣固兩相流典型設備
1．5．2 流化床與噴動床的區彆與聯係
參考文獻

第2章 基於壓力信號的氣固兩相流流型識彆
2．1 氣固兩相流的典型流型
2．1．1 氣固兩相流流型劃分
2．1．2 氣固兩相典型的流型特徵
2．1．3 流型識彆中擬解決關鍵問題
2．2 實驗係統及實驗步驟
2．2．1 實驗裝置簡介
2．2．2 實驗步驟
2．3 實驗參數的測量
2．3．1 信號的采集與壓力傳感器的選擇
2．3．2 實驗所觀察到的流型
2．4 壓力脈動信號的去噪處理
2．4．1 幾種一代小波去噪基本原理
2．4．2 二代小波原理
2．4．3 一代小波與二代小波除噪比較
2．5 壓力脈動信號的時頻分析
2．5．1 時頻分析
2．5．2 數據結果分析
2．6 壓力脈動信號的非綫性分析
2．6．1 非綫性分析
2．6．2 數據結果聚類分析
2．6．3 數據結果遞歸分析
2．7 壓力脈動信號的混沌特性和多重分形分析
2．7．1 混沌特性分析
2．7．2 多重分形分析
2．8 流型識彆模式的分析與選取
2．8．1 人工魚群基本理論
2．8．2 BP神經網絡
2．8．3 Elman神經網絡
2．8．4 人工魚群算法優化BP網絡的過程
2．8．5 統計特徵參數
2．8．6 實驗結果與分析
本章小結
參考文獻

第3章 基於圖像信號的氣固兩相流型識彆
3．1 實驗係統及實驗步驟
3．1．1 實驗裝置簡介
3．1．2 實驗步驟
3．2 數字圖像采集係統
3．2．1 高速攝影機係統
3．2．2 圖像拍攝方式的選擇
3．2．3 照明係統的選擇
3．2．4 流化床氣固兩相流動圖像的獲取
3．2．5 流型圖像的預處理
3．3 流化床氣固兩相流流型圖像特徵提取
3．3．1 流型圖像的灰度直方圖統計特徵
3．3．2 流型圖像的傅裏葉變換紋理特徵
3．3．3 流型圖像的小波．分形特徵
3．3．4 流型圖像的多重分形特徵
3．4 流型識彆分類器的分析與選取
3．4．1 BP神經網絡模型
3．4．2 概率神經網絡模型
3．4．3 遺傳神經網絡模型
3．4．4 神經網絡模型在流型識彆的應用
3．4．5 流型識彆方法比較
本章小結
參考文獻

第4章 氣泡、顆粒行為特徵研究
4．1 實驗係統與實驗步驟
4．2 氣固兩相流圖像處理過程
4．2．1 圖像去噪
4．2．2 糾正不均勻光照
4．2．3 圖像二值化
4．2．4 粘連顆粒分割
4．3 濃相氣固兩相流氣泡行為研究
4．3．1 氣泡參數
4．3．2 氣泡上升過程中的行為分析
4．3．3 氣泡聚閤過程中的行為分析
4．3．4 氣泡分裂過程中的行為分析
4．4 稀相氣固兩相流動圖像特徵分析
4．4．1 固體顆粒標號
4．4．2 參數計算
4．4．3 氣固混閤比
4．4．4 體積空隙率
4．4．5 質量含固率
4．4．6 實驗結果分析
4．5 誤差來源分析
本章小結
參考文獻

第5章 氣固兩相流流場檢測與分析
5．1 基於特徵相似度的PTV匹配算法
5．1．1 顆粒圖像特徵的提取
5．1．2 顆粒速度的測量
5．2 基於粒子群優化Hopfleld網絡的PTV匹配算法
5．2．1 能量函數的設計
5．2．2 基於PSO優化的Hopfield網絡對顆粒進行匹配
5．3 光流分析的計算方法
5．3．1 光流算法概述
5．3．2 光流算法的基本原理
5．3．3 幾種經典的光流算法
5．4 基於光流法的氣固循環流化床流場測速
5．4．1 MQD互相關算法
5．4．2 實驗結果與分析
本章小結
參考文獻

第6章 顆粒團聚特性的數值模擬研究
6．1 氣固兩相流顆粒團聚模型
6．1．1 黏附性顆粒氣固兩相流動中氣相湍流的大渦模型
6．1．2 黏附性顆粒動理學
6．1．3 黏性顆粒係統碰撞應力
6．1．4 黏性顆粒係統碰撞熱流通量
6．2 循環流化床內顆粒團聚流動特性的研究
6．2．1 數學模型、數值方法和邊界條件
6．2．2 結果與討論
6．3 噴動床內黏性顆粒氣固兩相流動特性的數值模擬研究
6．3．1 數學模型和邊界條件
6．3．2 模擬結果與討論
6．4 流化床內納米顆粒氣固兩相流動特性的研究
6．4．1 數學模型、模擬參數和邊界條件
6．4．2 結果與討論
本章小結
參考文獻

第7章 顆粒團聚行為研究及參數檢測
7．1 顆粒團聚現象概述
7．1．1 團聚結構的定義及分類
7．1．2 顆粒團聚的原因
7．1．3 團聚結構的黏結增長過程
7．1．4 氣固兩相團聚行為機理研究的重要意義
7．2 顆粒團聚分散的主要途徑
7．2．1 機械分散法
7．2．2 乾燥分散法
7．2．3 靜電分散法
7．3 團聚結構錶觀黏結特性
7．3．1 顆粒團聚實驗平颱
7．3．2 團聚結構分區域辨識
7．3．3 錶觀黏結特性研究
7．4 團聚結構相態參數檢測
7．4．1 團聚結構水分分布狀態測量
7．4．2 團聚結構流量分布狀態檢測
7．5 團聚結構快速預報模型
7．5．1 團聚結構快速預報實驗平颱
7．5．2 模型建立及結果分析
本章小結
參考文獻

前言/序言

　　氣固兩相流作為重要的多相流形式之一，廣泛存在於有色、冶金、建材、電力、化工、食品等許多行業。氣固兩相流動極其復雜，多相流被稱為“難測流體”，也成為國內外科技工作者爭相探索的熱點課題。但許多兩相流參數的檢測技術和方法處於實驗室應用研究階段，這與兩相流在工程領域的廣泛性極其不適應。因此，發展多相流檢測與分析的新技術，對實現流化床氣固兩相流動的機理分析、指導相關設備的設計和運行具有重要意義。
　　本書作者所領導的課題組先後在此研究領域承擔瞭各類基金項目共7項，包括國傢自然科學基金項目“基於流化床氣固兩相流型圖像的多參數檢測方法”（No.51276033）、吉林省科技發展計劃項目“燃煤飛灰可吸入顆粒物聚團流化機理研究”（No.201101109）、吉林省科技發展計劃項目“生物質與煤熱解及混燃特性的研究”（No.200518）、吉林市科技發展計劃項目“高溫高濕度氣固兩相湍流時空特性及噴動機理應用研究”（No.201464055）、吉林市科技發展計劃項目“浸沒式頂吹結構內氣固兩相流動分離規律研究”（No.2013625013）、東北電力集團公司項目“增壓流化床中水平埋管傳熱的試驗研究”（No.98220200002239）和蘇州拓維工程裝備有限公司項目“鏇風分離器內氣固兩相流數值模擬研究與結構優化設計”。到目前為止，課題組在氣固兩相流體參數檢測方麵發錶學術論文54餘篇，其中，SCI收錄4篇，EI收錄10篇，CPCI-S收錄2篇，中文重要期刊收錄20篇，中文核心期刊收錄18篇，授權國傢發明專利2項。
　　結閤上述項目，課題組深入開展瞭氣固兩相流體參數檢測的研究工作。①在流型識彆方麵，首次將時頻分析法、非綫性分析法、混沌理論、多重分形技術、圖像處理技術和人工神經網絡應用到流型的動力學特性檢測中，為實現氣固兩相流流型轉換機理和流型的智能識彆提供瞭一種新的、有效的在綫監測診斷工具。②在氣泡和顆粒行為特徵研究方麵，采用圖像處理技術對稀相氣固兩相流動圖像進行處理，選取氣泡上升、聚結及分裂3種氣泡圖像序列，提取圖像中顆粒的尺寸和個數等參數，從縱嚮、橫嚮及截麵積這3個不同角度來分析氣固兩相流中氣泡、顆粒的變化規律，為深層次地研究氣泡和顆粒的行為機理，研究氣固兩相流的流態化過程提供瞭有利的條件。③在氣固兩相流流場檢測方麵，從粒子特徵匹配的角度，率先提齣瞭一種基於粒子群算法優化Hopfield神經網絡的粒子踉蹤測速算法。首次將光流分析法引入氣固兩相流動的流場、速度場和等渦量場的檢測，討論瞭典型流型圖像的流場和速度場的分布情況，從定量角度獲得瞭不同流型垂直軸的上升和下落的平均速度及總體速度的空間分布特性。

現代材料科學中的界麵現象與結構調控 本書聚焦於復雜體係中固-液、固-氣界麵相互作用的物理化學機製，以及這些界麵行為如何決定宏觀材料的性能與功能。 本著作深入探討瞭從納米尺度到宏觀尺度的多相係統演化規律，特彆是強調瞭界麵能、錶麵張力、毛細現象以及界麵動力學在驅動材料結構形成與轉變過程中的關鍵作用。 第一部分：界麵熱力學與動力學基礎 本部分首先係統迴顧瞭熱力學在描述多相平衡中的核心地位，詳細闡述瞭吉布斯自由能、拉普拉斯方程在理解彎麯界麵（如液滴、氣泡）穩定性的應用。重點內容包括： 錶麵張力與界麵能的精確測量技術： 介紹瞭先進的接觸角測量、最大氣泡壓力法以及橢偏儀在測量不同基底上液體潤濕行為和薄膜界麵能的最新進展。討論瞭溫度、壓力和組分變化對界麵張力的非綫性影響。 界麵擴散與遷移： 闡述瞭擴散在界麵處的增強效應，特彆是晶界、相界附近的快速輸運機製。引入瞭界麵粘滯係數和擴散激活能的概念，以解釋界麵動力學在固化、燒結過程中的調控作用。 分子動力學模擬的界麵建模： 詳細介紹瞭如何利用分子動力學（MD）和濛特卡洛（MC）方法來模擬原子尺度的界麵結構弛豫、缺陷遷移，以及界麵能的理論計算方法，為實驗觀察提供微觀機理支持。 第二部分：多相界麵中的結構自組織與圖案形成 本部分側重於研究外部驅動力（如電場、磁場、重力或化學勢梯度）如何誘導多相體係發生自發性的結構演化與有序化。 潤濕動力學與薄膜生長： 深入分析瞭液滴在粗糙或梯度錶麵上的鋪展與迴縮過程，特彆是涉及接觸綫移動的動力學限製因素。討論瞭動態接觸角與鋪展速率之間的關係，以及如何利用化學修飾來控製液體的覆蓋均勻性。 電/磁場對界麵行為的調控： 詳細闡述瞭電潤濕現象（Electrowetting）的機理及其在微流控芯片中的應用。分析瞭外加磁場如何影響磁性納米顆粒在液相中的團聚行為和界麵沉積層的結構排列。 復雜流體中的界麵穩定性： 研究瞭乳液、泡沫和懸浮液體係中界麵膜的穩定性問題。重點討論瞭空間位阻效應、靜電排斥力以及聚閤物吸附層對界麵膜破裂時間的延長作用，為穩定分散體係的設計提供理論依據。 第三部分：界麵在能源與催化材料中的應用 本部分將理論模型與實際工程應用相結閤，探討界麵工程如何優化功能材料的性能。 多孔介質中的相分離與傳輸： 考察瞭在燃料電池電極、儲能器件隔膜等材料中，氣/液/固三相界麵對電荷傳輸和反應速率的影響。分析瞭孔隙結構（孔隙率、連通性）如何通過影響三相接觸綫長度來決定催化劑的有效利用率。 納米顆粒的界麵穩定性與分散： 探討瞭在閤成過程中，如何通過錶麵功能化（配體選擇）來控製納米顆粒（如量子點、金屬氧化物）在不同溶劑中的熱力學穩定性和動力學抗聚集能力。引入瞭DLVO理論的修正模型以更準確地描述高濃度體係中的相互作用。 固-固界麵的退化與修復： 針對復閤材料、集成電路封裝等領域，研究瞭熱應力、濕氣侵入引起的界麵脫粘和腐蝕機理。提齣瞭通過引入中間層或梯度界麵結構來有效緩解應力集中、提高界麵韌性的策略。 本書特色： 本書的獨特之處在於，它不僅停留在描述界麵現象的層麵，更緻力於量化和調控這些界麵參數。通過整閤先進的原位錶徵技術（如同步輻射散射、高分辨率透射電鏡的實時監測）與多尺度計算模擬，讀者將能夠深入理解界麵在宏觀性能決定中的“隱形之手”作用。本書適閤材料學、化學工程、物理化學及相關領域的本科高年級學生、研究生以及緻力於界麵工程的科研人員和工程師參考。

評分☆☆☆☆☆

《氣固兩相流多參數檢測及團聚機理研究與應用》這本書，光從書名就透露著一股嚴謹和前沿的氣息。作為一名剛剛接觸流體力學研究的學生，我對“多參數檢測”這一概念尤其感到新奇。過去的學習中，我們更多地接觸到的是單一參數的測量，比如用激光粒度儀測粒徑，用示蹤粒子追蹤速度。但是，在復雜的兩相流係統中，顆粒的行為往往不是由單一因素決定的。例如，在流化床反應器中，顆粒的團聚不僅與流速有關，可能還與顆粒的帶電情況、碰撞頻率、甚至流體的湍動程度密切相關。這本書如果能夠詳細介紹如何將多種檢測技術（如PIV、PDA、數字成像、電荷測量等）集成起來，實現對這些關鍵參數的同時、同步測量，那將為深入理解兩相流的復雜現象提供前所未有的手段。我非常希望書中能夠提供一些具體的實驗案例，展示如何利用這些多參數數據來揭示團聚發生的內在機製。例如，當某幾個參數達到某個臨界值時，團聚就更容易發生，書中是否能對此進行深入的剖析和建模？

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目《氣固兩相流多參數檢測及團聚機理研究與應用》從標題上看，似乎深入挖掘瞭氣固兩相流領域的一個關鍵而又棘手的科學問題——顆粒團聚。在很多工業生産過程中，比如醫藥製劑的生産、食品的乾燥與加工、以及某些化學品的閤成，顆粒的團聚現象直接影響著産品的質量、穩定性和工藝的可控性。傳統的顆粒檢測方法往往隻關注單一的粒徑或形貌，而無法全麵反映顆粒在復雜流動環境中的動態行為。這本書如果能夠提齣一套有效的多參數檢測係統，能夠同時測量顆粒的速度、濃度、粒徑分布、甚至錶麵電荷等信息，將是一個巨大的突破。我特彆好奇，書中是如何將這些多維度的檢測數據與顆粒團聚的微觀機理聯係起來的。比如，是否能通過分析特定參數的變化趨勢，來提前預警團聚的發生？是否能揭示團聚過程中顆粒間相互作用力的演變規律？而“應用”部分，我期望看到的是如何將這些深入的機理研究成果，轉化為實際可行的工程技術。例如，如何設計齣能夠有效分散顆粒、抑製團聚的流場，或者如何通過優化工藝參數來最大限度地減少團聚帶來的負麵影響。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題，著實吸引瞭我——《氣固兩相流多參數檢測及團聚機理研究與應用》。我目前的工作涉及到大量的粉體處理，尤其是在氣力輸送過程中，顆粒的團聚和結塊是長期以來睏擾我們的技術難題，嚴重影響瞭輸送效率和物料的品質。我一直希望能找到一些關於顆粒團聚深層原因的科學解釋，以及如何纔能有效地解決這個問題。《團聚機理研究》這部分內容，讓我看到瞭希望。我好奇書中是否會從微觀層麵，深入探討諸如顆粒錶麵特性（如粗糙度、錶麵能）、介質環境（如濕度、氣體成分）以及外場作用（如靜電場、機械力）等因素是如何協同作用，促使顆粒發生團聚的。同時，這本書的亮點之一在於“多參數檢測”，我非常期待書中能介紹一些能夠同時獲取顆粒多方麵信息的新型檢測技術。例如，是否能通過檢測顆粒的加速度、碰撞能量、以及它們之間的相互作用力，來更精準地把握團聚的發生過程？更重要的是，“應用”部分，我希望看到的是將這些基礎研究成果轉化為實際可操作的解決方案，能夠直接指導我們在實際的粉體輸送係統中，通過優化操作參數、改進設備設計、或者采用新型的添加劑來抑製團聚。

評分☆☆☆☆☆

作為一名從事粉體工程工藝開發的工程師，我一直在尋找能夠解決實際生産中“團聚”難題的理論指導和技術方案。《氣固兩相流多參數檢測及團聚機理研究與應用》這個書名，直接點齣瞭我最關心的兩個核心問題——“檢測”和“團聚”。“團聚機理研究”讓我看到瞭一絲曙光，因為很多時候，我們隻是在被動地應對團聚造成的堵塞、結塊、流化不均等問題，而對其根本原因知之甚少。如果這本書能夠清晰地闡釋導緻氣固兩相流中顆粒團聚的各種物理化學因素，比如靜電作用、範德華力、濕潤效應、顆粒形貌等，並結閤實際案例進行分析，那將極大地幫助我們理解問題的根源。更重要的是，“應用”兩個字讓我對接下來的實際操作充滿信心。希望書中不僅僅停留在理論層麵，而是能夠提供一些基於多參數檢測數據的團聚預測模型，甚至具體的控製策略，比如通過調整氣流速度、濕度、添加助劑等方式來抑製或改善團聚。我希望書中能夠有關於如何利用這些檢測數據指導工藝優化，以提高産品質量和生産效率的實例分析，這對於我們一綫工程師來說，是最有價值的部分。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題確實是《氣固兩相流多參數檢測及團聚機理研究與應用》。 這本書的齣版，對於在氣固兩相流領域進行深入研究的科研人員來說，無疑是一份寶貴的禮物。我尤其對其“多參數檢測”部分充滿期待。在許多工業應用場景中，如催化裂化、氣力輸送、粉體加工等，氣固兩相流的狀態遠非單一參數所能完全描述。流體動力學行為、顆粒的運動軌跡、粒徑分布的變化、甚至顆粒間的相互作用力，這些多維度的信息對於準確理解和控製整個流動過程至關重要。以往的研究往往側重於某一或某幾個參數，而這本書提齣的“多參數檢測”方法，暗示瞭一種更全麵、更精細的測量技術體係。我希望書中能詳細闡述這些檢測技術的原理、實驗裝置、數據處理方法，以及如何將這些參數整閤起來，形成對兩相流動的整體認知。例如，對於團聚現象，不同的粒徑、流速、顆粒錶麵性質都會影響其發生和發展。隻有通過多參數的協同測量，我們纔能更深入地探究這些復雜因素之間的耦閤關係，從而為預測和控製團聚提供堅實的數據基礎。這本書是否能提供一些前沿的檢測技術，比如光學、聲學、微波等多種技術的融閤應用，來剋服傳統檢測方法的局限性，是我非常關注的。