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射流流化床异质颗粒混合特性研究

射流流化床异质颗粒混合特性研究

作者：李化南齐鲁工业大学

学位级别：硕士

流化床技术具有传热传质效率高、固体混合效果好、燃料适应性广等诸多优点,在我国煤/生物质气化、电厂和许多其他化工行业得到了广泛的应用。流化床反应器在处理生物质颗粒时往往需要加入惰性颗粒,以解决生物质颗粒难流化问题。惰性颗... 详细信息

流化床技术具有传热传质效率高、固体混合效果好、燃料适应性广等诸多优点,在我国煤/生物质气化、电厂和许多其他化工行业得到了广泛的应用。流化床反应器在处理生物质颗粒时往往需要加入惰性颗粒,以解决生物质颗粒难流化问题。惰性颗粒的加入能增大固相反应体系接触密度,使生物质颗粒快速均匀受热,加快化学反应速率,其中的生物质颗粒与惰性颗粒的良好混合对化学反应具有重要影响,甚至可能成为反应的控制因素。以往的实验研究已经对流化床异质颗粒混合机理有了丰富的定性认识,然而目前对流化床异质颗粒混合机理的定量认识尚不充分。现有研究主要集中在鼓泡流化床,喷动流化床等床型,对射流流化床颗粒混合的定量研究仍较为缺乏。随着射流流化床的快速发展,深入认识其异质颗粒混合的变化规律对射流流化床的设计、制造和工业操控十分重要。首先,本文基于电容探针开发了一种稠密气固两相流中异质颗粒混合特性测试新方法,该方法根据异质颗粒混合物的有效介电常数与颗粒混合比之间的因变关系,采用电容探针测得了颗粒混合物的有效介电常数的变化规律,进而获得电容探针测量区域内异质颗粒混合比变化特性。该方法解决了传统实验方法难以获取颗粒混合过程中混合程度随时间动态变化的难题,为揭示颗粒对流与扩散对颗粒混合过程的影响机制奠定了实验基础。其次,本文采用该方法研究了流化床内异质颗粒在不同操作参数下微观混合比及其标准差的变化规律,揭示了颗粒对流与扩散对混合过程的影响机制,研究结果表明:在射流气速1.2u、流化气速u的条件下,在射流流化床轴向位置处,随着高度的增加,微观混合比的波动逐渐增大,表明颗粒对流随床层高度的增加作用逐渐增强,其主要原因为气泡在轴向位置的运动特性对颗粒混合起决定性作用;随着与床层中心线横向距离的增加,微观混合比波动幅度的相对减缓,颗粒对流作用增强缓慢;保持流化气速u不变,当射流气速从u增加到1.4u时,随着床层高度的增加,微观混合比波动幅度增大,表明颗粒对流对颗粒混合的作用增强;相比床层轴线方向,床层中心横向方向0.5倍半径和壁面处颗粒微观混合比波动幅度较小,表明颗粒对流对床层横向位置处颗粒混合的促进作用相对较小;保持射流气速1.2u不变,当流化气速从0.8u增加到1.3u时,床层轴向与横向位置处的颗粒微观混合比波动均呈现增大,颗粒对流对0.5倍半径和壁面处颗粒混合的作用明显增强;在1.2u射流气速、1.0u流化气速条件下,随着密度比的减小,床层底部和顶部位置处颗粒对流逐渐增强,床层中心和0.5倍半径处颗粒对流逐渐减弱,壁面处颗粒对流对密度比的敏感度较小。再次,为了获得颗粒对流与扩散在不同位置处混合过程中的影响,本文提出了一种微观扩散系数,掌握了扩散系数随操作参数的变化规律。研究结果表明:保持流化气速u不变,当射流气速从u增加到1.4u时,床层底部和顶部位置的微观轴向扩散系数主要分布在0.005～0.15m/s和0.005～0.2m/s之间,在底部和顶部位置的轴向混合中颗粒对流起主导作用,且其强度大小与射流气速和床层高度成正相关;保持射流气速1.2u不变,当流化气速从0.8u增加到1.3u时,床层底部和顶部轴向扩散系数主要分布在0.005～0.05m/s和0.005～0.1m/s之间,颗粒对流随着高度的增加而增强且其强度大小与流化气速呈正相关;在射流气速1.2u、流化气速u条件下,床层底部和顶部轴向扩散系数分别分布在0.005～0.02m/s和0.005～0.03m/s之间,当密度比增大时,床层底部和顶部的颗粒对流逐渐增强并与床层高度呈正相关;随着射流气速增大,0.5倍半径处微观横向扩散系数主要分布在0.005～0.05m/s之间,颗粒对流在该处横向混合中的强度大小受射流气速的影响较小,颗粒扩散在壁面处横向混合的主导作用逐渐被颗粒对流替代;随着流化气速的增大,颗粒对流在0.5倍半径和壁面处的横向混合中作用强度大小相近,横向扩散系数主要分布在0.005～0.02m/s之间。最后,为了定量评价混合过程中流化床内局部的异质颗粒混合质量,本文提出一种新的微观混合指数,研究了微观混合指数在不同位置处的变化规律,获得了流化床不同位置处颗粒混合达到稳定所需时间,重点考察了射流气速、流化气速和密度比对颗粒混合质量的影响。研究结果表明:在射流流化床中,床层高度、射流气速、流化气速与颗粒混合速率成正相关,轴向位置不同高度处达到稳定混合所需时间要短于0.5半径和壁面处;但过大的射流气速和流化气速会抑制颗粒混合质量;相比于气体流量的增加,密度比的变化对颗粒混合速率的影响较小;混合平衡状态下,不同操作条件下轴向与横向的微观混合指数基本一致。

关键词：射流流化床电容探针异质颗粒颗粒混合

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基于ARM的弯管流量计设计与实现

基于ARM的弯管流量计设计与实现

作者：李化南河北工业大学

学位级别：硕士

弯管流量计作为差压式测量装置的一种,利用流体的惯性原理进行流量数据测量,具有其他流量计不具有的优势,如结构简单、成本低廉、对测量管路不造成附加压力损失等。在工业智能控制蓬勃发展的今天,进一步得到了广泛地应用。目前,对弯管... 详细信息

弯管流量计作为差压式测量装置的一种,利用流体的惯性原理进行流量数据测量,具有其他流量计不具有的优势,如结构简单、成本低廉、对测量管路不造成附加压力损失等。在工业智能控制蓬勃发展的今天,进一步得到了广泛地应用。目前,对弯管流量计的大规模工业应用还处在基础阶段,弯管流量计在运行速度、数据精度、数据存储容量、远程智能控制和数据通信等方面还有较大的提升空间。针对上述情况,选用非常适合工业实时控制的ARM内核芯片LPC2388,并将源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统μ/OS-Ⅱ嵌入。两者结合,具有高实时性、高精度、高抗干扰能力和高运算速度的优点,达到提升弯管流量计应用性能的目的。本文给出系统硬件整体设计框图,设计了对应满足功能需要的外围接口电路,阐明了整体的软件设计方法,给出软件设计流程图。利用触控屏完成了用户界面的设计,实现了弯管流量计的控制应用,提升了用户的使用体验。在基于ARM平台的μC/OS-Ⅱ实时操作系统上,通过USB和SD卡功能模块,实现了大容量数据的存储和备份功能,利用FreeModbus通信协议实现了Modbus的RTU、ASCⅡ和TCP的工业通信和远程控制功能。

关键词：弯管流量计 LPC2388 μC/OS-Ⅱ实时操作系统触控屏 FreeModbus

具有尺寸限制的点接触结构自旋极化电流驱动下磁涡旋的稳态振荡

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计算物理 2013年第6期30卷 915-920页

作者：柳艳李化南胡勇杜安东北大学理学院物理系辽宁沈阳110819 吉林师范大学物理学院物理系吉林四平136000

选取具有尺寸限制的点接触结构作为研究对象,采用Thiele方程对模型中磁涡旋在自旋极化电流作用下的动力学行为进行计算.计算表明磁涡旋可以在一定的电流密度范围内稳定旋转,该稳定旋转可以存在的电流密度范围与点接触区的大小和纳米点... 详细信息

选取具有尺寸限制的点接触结构作为研究对象,采用Thiele方程对模型中磁涡旋在自旋极化电流作用下的动力学行为进行计算.计算表明磁涡旋可以在一定的电流密度范围内稳定旋转,该稳定旋转可以存在的电流密度范围与点接触区的大小和纳米点的尺寸有关.当磁涡旋核作稳态旋转时,其所处的轨道半径以及旋转频率都随电流密度的增加而增加,旋转频率可调节的范围随点接触尺寸的增加快速减小.

关键词：自旋转移扭矩磁涡旋解析计算微磁学模拟

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基于神经网络的航天器多故障诊断的研究

基于神经网络的航天器多故障诊断的研究

作者：李化南哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

为了更好的开展深空探测活动,航天器故障诊断系统必须具有处理多个并发故障的能力,这将直接关系到探测器的安全和深空探测任务的成败。神经网络不但具有处理复杂模式及进行联想、推测和记忆功能,而且还有很强的自学习能力,能克服由于启... 详细信息

为了更好的开展深空探测活动,航天器故障诊断系统必须具有处理多个并发故障的能力,这将直接关系到探测器的安全和深空探测任务的成败。神经网络不但具有处理复杂模式及进行联想、推测和记忆功能,而且还有很强的自学习能力,能克服由于启发式规则的不完备而无法做出诊断结论的缺陷,因而它非常适合应用于故障诊断系统。本文主要在人工神经网络方面对航天器故障诊断技术进行研究。首先研究了基于神经网络的故障诊断模型的分类和设计步骤,并将诊断模型大体分为6类和5个设计步骤;然后提出了一个基于BP网络的三层诊断模型,该模型的设计大体按照上面提出的5个步骤进行,并详细地给出了诊断模型的输入、输出及重要的参数;最后,用MATLAB对提出的三层诊断模型进行了训练和仿真,并对仿真的结果进行了分析,仿真结果基本能够达到令人满意的程度。实验结果基本达到了预期的目标,这说明该模型在实际应用中应该会具有一定的价值。但是由于实验条件有限,时间上也并不充裕,而且航天器故障诊断涉及的知识面非常广泛,该模型还存在许多问题需要进一步解决。由此可以看出,对于该模型研究的实际意义是显而易见的。它的成功也必将为我国航天事业做出一定的贡献。

关键词：故障诊断神经网络 BP网络层次模型

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晚型旋涡星系的盘的颜色和颜色梯度

晚型旋涡星系的盘的颜色和颜色梯度

作者：李化南中国科学院研究生院（上海天文台）

学位级别：硕士

在旋涡星系形成和演化的过程中，星系盘的形成和演化是关键，因为盘是星系的主要成份，大部分的重子物质都包含在星系的盘中。我们从Sloan数字巡天(Sloan Digital Sky Survey)第二批释放的数据(Data Release Two，简称DR2)中，选择了39... 详细信息

在旋涡星系形成和演化的过程中，星系盘的形成和演化是关键，因为盘是星系的主要成份，大部分的重子物质都包含在星系的盘中。我们从Sloan数字巡天(Sloan Digital Sky Survey)第二批释放的数据(Data Release Two，简称DR2)中，选择了395个在r波段亮于15等的晚型旋涡星系，作为样本做了颜色梯度的研究。在对样本星系的表面亮度轮廓做一维两成份拟合的基础上，区分了核球和盘的成份，重点研究了盘的颜色梯度，并进一步讨论了颜色及颜色梯度与其它结构参数间的相关关系。我们得到以下结论：(1)首先我们明确了盘本身存在颜色梯度，而且对于波长相距较大的颜色，如r-z和g-z，颜色梯度更符合Δc／ΔR为常数的线性变化形式，而g-r则符合Δc／Δlog R的情形。(2)用Δc／ΔR拟合的梯度值分别为Δ(g-r)／ΔR=-0.048±0.003，Δ(r-z)／ΔR=-0.166±0.088，Δ(g-z)／ΔR=-0.245±0.011；用Δc／Δlog R拟合的梯度值分别为Δ(g-r)／ΔlogR=-0.152±0.010，Δ(r-z)／ΔlogR=-0.377±0.019，Δ(g-z)／ΔlogR=-0.590±0.026，Δc／ΔlogR的值与前人的研究结果一致。(3)盘的绝对星等与盘的颜色相关，越亮的盘颜色越红；盘的绝对星等与盘的颜色梯度无关。(4)盘的大小与盘的颜色相关，在给定盘星等的情况下，盘越大越蓝；盘的大小与盘的颜色梯度相关，越大的盘颜色梯度越陡。(5)盘的颜色本身与颜色梯度也有关，越蓝的盘，颜色梯度越陡。(6)盘的颜色及颜色梯度与核球-盘的光度比也存在弱的相关性，但分析表明这可能是与盘星等、尺度相关关系的间接表现。(7)我们的统计结果强烈地暗示了颜色及颜色梯度对盘的形成是很好的观测约束；在盘的形成过程中，盘的质量和角动量都起了主导作用，分

关键词：旋涡星系盘颜色颜色梯度

晚型旋涡星系盘的颜色梯度与结构参数的相关关系

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天文学报 2011年第1期52卷 16-24页

作者：李化南郑晓光吉林师范大学物理学院四平136000

从Sloan数字巡天第2批释放的数据(SDSS DR2)中选择了395个在r波段亮于15等的面向晚型旋涡星系作为样本,研究了盘的颜色梯度与结构参数的关系.结果表明:盘的颜色梯度与盘的绝对星等(质量)无关;盘的颜色梯度与盘的尺度有关,越大的盘颜色... 详细信息

从Sloan数字巡天第2批释放的数据(SDSS DR2)中选择了395个在r波段亮于15等的面向晚型旋涡星系作为样本,研究了盘的颜色梯度与结构参数的关系.结果表明:盘的颜色梯度与盘的绝对星等(质量)无关;盘的颜色梯度与盘的尺度有关,越大的盘颜色梯度越陡;盘的颜色梯度与盘的颜色有关,越蓝的盘颜色梯度越陡;盘的颜色梯度与盘的表面亮度有关,越亮的盘颜色梯度越陡,并简单讨论了盘的颜色梯度与各结构参数的相关关系对晚型旋涡星系盘恒星形成历史的约束.

关键词：星系旋涡星系基本参数

2008-2012年高考物理计算题规律探析

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赤峰学院学报（自然科学版） 2013年第24期29卷 11-12页

作者：李化南吉林师范大学物理学院吉林四平136000

理科高考物理试卷,能拉开考生之间距离的莫过于计算题了,因此对高考物理计算题有个深入了解是非常必要的.本文就通过对2008-2012年《考试大纲》要求的详细解读以及对这几年高考中计算题的深入分析,总结出了近五年的高考物理规律:2008年... 详细信息

理科高考物理试卷,能拉开考生之间距离的莫过于计算题了,因此对高考物理计算题有个深入了解是非常必要的.本文就通过对2008-2012年《考试大纲》要求的详细解读以及对这几年高考中计算题的深入分析,总结出了近五年的高考物理规律:2008年至今虽是新课标内容但仍以力学、运动学、电磁学为主要考查内容,但从2010年开始计算题中出现了必考和选考试题,侧面降低了考试的难度.对高考试卷中出现的计算题分析后总结:命题继续以能力测试为主导,重视理论联系实际.

关键词：高考物理计算题

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刚体定轴转动讲授心得

赤峰学院学报（自然科学版） 2008年第7期24卷 33-34页

作者：李化南吉林师范大学物理学院吉林四平136000

针对学生学习刚体定轴转动的现状,根据多年的教学实践,总结出以质点力学为基础应用类比法讲解刚体定轴转动定律的方法,强调应以刚体的概念、最基本量的对比作为基础来引入刚体定轴转动的几个重要定律.

关键词：机械运动质点刚体

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晚型旋涡星系及其盘的颜色星等关系

天文学报 2009年第1期50卷 21-28页

作者：李化南邵正义沈世银肖泉宝吉林师范大学物理学院四平136000 中科院上海天文台上海200030 上海师范大学上海200234

从Sloan数字巡天(Sloan Digital Sky Survey)第二批释放的数据(Data Release Two,简称DR2)中,选择了395个在r波段亮于15等的晚型旋涡星系作为样本,研究了这些星系及其盘的颜色星等关系.结果表明晚型旋涡星系及其盘的三个颜色g-r,r-z和g-... 详细信息

从Sloan数字巡天(Sloan Digital Sky Survey)第二批释放的数据(Data Release Two,简称DR2)中,选择了395个在r波段亮于15等的晚型旋涡星系作为样本,研究了这些星系及其盘的颜色星等关系.结果表明晚型旋涡星系及其盘的三个颜色g-r,r-z和g-z均与r波段的绝对星等有紧密的相关关系:越亮的星系(或盘),颜色越红,而且星系的相关性比盘的更强.

关键词：星系旋涡盘星系基本参数(颜色)