稠密气固两相流多源多尺度数据融合及流动特性研究

稠密气固流动是多相流研究领域的前沿性课题，研究并认识气固流动瞬态行为是深层次揭示气固流动过程的物理机制并加以有效控制的关键。本项申请针对复杂气固流动过程中产生的两类物理现象：颗粒荷电和声发射，深入研究被动式静电及无源声发射传感器的测量机理，探索新型"阵列"式传感器及其对信号的尺度结构的影响；以颗粒流动产生的静电和声发射及常规压力测量数据作为信息源，结合多相流理论模型、相图分析和流动可视化（高速摄像、ECT），从颗粒、颗粒团聚和气泡相及宏观流动等多个尺度，对稠密气固流动结构及其演变、流动稳定性等过程规律进行研究；确定多源信号多尺度划分标准，提取不同尺度统计和非线性特征，建立多源多尺度融合流动特性分析模型，实现典型的稠密气固流动结构的定量计算和预测诊断。该项研究成果有望形成新的流动特性测量理论和研究方法，丰富研究手段，提高对稠密气固两相流动特性的认识以及为开发新型的多相流测量仪器提供理论基础。

本项目针对复杂气固流动过程中产生的颗粒荷电现象，深入研究了被动式静电传感器的测量机理，探讨了新型"阵列"式传感器及其对信号的尺度结构的影响；以颗粒流动产生的静电、常规压力测量数据作为信息源，结合多相流理论模型、相图分析和流动可视化（高速摄像、ECT），从颗粒、颗粒团聚和气泡相及宏观流动等多个尺度，对稠密气固流动结构及其演变、流动稳定性等过程规律进行了研究。此外，建立了一种新型静电传感器阵列/矩阵空间滤波器，从理论上推导了空间滤波器输出信号的功率谱与颗粒速度之间的关系，系统地分析了传感器阵列/矩阵的空间滤波效应及滤波特性，提出一种气固两相流颗粒速度及局部平均速度的线性静电传感器阵列/矩阵空间滤波测量方法，并进行了试验研究。 在静电法和电容层析成像技术的研究基础上，发挥静电层析成像（EST）和电容层析成像(ECT)在线测量的各自特点，将这两种测量方法和技术融合，研究了基于静电与电容层析成像技术相结合的复杂气固两相流多参数测量的新方法，搭建了相关测量系统，并在重力输送系统和密相气力输送系统上进行了试验研究。该项研究成果形成了新的气固流动特性测量和表征方法，丰富了研究手段，提高了对稠密气固两相流动特性的认识以及为开发新型的多相流测量仪器提供了相关理论基础。. 项目执行期间，共计在国内外期刊发表论文22篇，会议论文9篇，其中SCI收录10篇，EI收录22篇，授权发明专利3项、实用新型专利3项。项目负责人许传龙获2010年英国皇家社会(Royal Society, UK) Newton International Fellowship学术奖，并入选2012年教育部新世纪人才计划。