随着科学技术的进步,气固两相流领域的研究工作得到了迅速的发展。喷雾气固流化床是实现气固两相流动的重要装置,在催化裂化、煤气化、烯烃聚合、干燥及造粒等化工过程中广泛应用。由于喷雾气固流化床中存在气泡特性、团聚物多变性以及其他效应,反应器内的流动过程比较复杂,这对进一步认识气固流化床的流动特性造成了阻碍,同时也限制了工业设备的优化,不利于提高生产效率。因此,本课题采用先进的参数检测技术与现代分析方法,深入研究喷雾气固流化床的气泡特性以及团聚分析,期望为工业反应器的稳定性分析及优化操作提供理论指导。本文自行搭建了喷雾气固流化床实验台,进行不同的实验工况。结合数字图像处理技术、功率谱分析等方法对流化床内的气泡特性进行了研究,同时利用时域分析和递归分析对不同的团聚状态进行分析及识别,以此研究团聚物对系统混沌特征的影响机制。首先,利用高速摄像仪采集流动过程中的气泡图像,通过图像法对不同粘度液体下的气泡进行分析。研究发现气泡面积随着液体粘度的增加而增大,但在喷入高粘度溶液后,床内气泡急剧减小甚至出现沟流现象。结果表明低粘度液体对流化影响不大,高粘度液体会造成流化失稳现象;同时分析不同液固比下的气泡图像,发现气泡面积与液体含量存在线性关系。其次,在不同的实验工况下,同时采集流化床中的压力信号与气泡图像。先将压力信号进行傅里叶变换,再对其相干分析,计算非相干功率谱密度的标准差,进而可以估算出流化床内的平均气泡直径;与此同时,采用像素法提取图像中的气泡面积,算出气泡等效直径,并与压力分析法得到的气泡直径相比较,得知这两种方法的计算结果基本一致,误差很小。因此气泡行为可以通过压力测量技术进行有效表征,以此简单高效地反映流化床内的流动状态。最后,在流化床内喷入不同粘度的乙二醇溶液来人工制造颗粒团聚物。先对流动过程中的压力信号进行时域分析,同时采集气固流型图,对团聚物进行可视化分析,着重研究液体粘度对颗粒团聚物的影响;再对压差信号进行递归分析,发现在不同的团聚状态下,递归图的纹理结构呈现明显不同的特征,根据此特征,可以辨识不同的团聚结构。同时分析递归特征量随液体粘度增加的变化趋势,与递归图分析结果一致,从而验证压差信号的递归分析可以清晰地反映流化床的团聚状态。