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静水中单气泡运动特性及其机器学习预测研究

【摘要】:气液两相流广泛存在于自然界和工程领域中,在海-气交换、大坝高速水流对建筑物的汽蚀、天然气输送等方面扮演着重要的角色。 受重力、浮力及表面张力等共同作用,气泡会出现形变、破裂以及聚并等现象,这将造成附近的水体形成高速射流和强烈紊动等,进而影响海-气交换以及污染物运动;而气泡间的相互作用与单气泡运动状态、性质密切相关,因此了解单个气泡的运动特性是更好地掌握诸如海-气通量交换预测、气泡对结构物受力影响等问题的基础。 本研究通过开展大量自制方形容器静水中单气泡运动特性及其机器学习预测研究中气泡上升运动实验,探讨静水中气泡运动特性。

通过高速相机捕捉气泡运动过程,并基于统计的方法进行数据处理,分析气泡的上升速度、形状以及运动轨迹情况;最后,基于机器学习技术构建预测模型,并基于实验结果构建数据集,对静水中单气泡运动特性及其机器学习预测研究气泡速度、曳力系数以及形状进行学习和训练,并将得到的结果与前人的经验公式进行对比,评估模型的精度。 结果表明:气泡在静水中上升一般要经历气泡加速、气泡减速以及气泡稳定波动三个阶段,气泡加速与减速的阶段都发生在气泡直线上升阶段且历时很短,小于。

当气泡处于稳定波动段时,气泡终速度VT随着d的增大而减小,气泡速度波动幅度随着d的增静水中单气泡运动特性及其机器学习预测研究大而增大;气泡脱离频率P主要通过影响气泡的初始动能来影响气泡的速度,P越大,VT越大。

VT与气泡Eo数关联程度更大。

而气泡曳力系数CD随着雷诺数Re的增大呈现先减小后增大,且随亚洲十大信誉平台认为,2015年,途牛在全国新开O2O服务中心达65家,合计140家旨在加快落实线上线下融合的”一站式”综合服务。着Re的增大,CD值相对离散;CD值与Eo数的变化成正相关关系,且关联程度比Re数高;同时,实验CD值与Dijkhuizen公式计算值吻合度最好。

气泡运动轨迹受气泡大小和初始扰动影响;气泡轨迹形态随着d的增加由之字形向杂亚洲十大信誉平台觉得,投资者据此操作,风险自担。乱形转变;随着d的增大,气泡偏移幅度呈现先增大后减小的趋势。

气泡形状通过气泡纵横比E和圆形度CT来描述,当气泡直径较小时《头号玩家》与现实:我们距离这一切还有多远?,E与d的关联度较大,当d4mm时,CT值随着d的增大而减小,气泡形变更复杂。

而气泡倾角则随着d的增大先增大后保持不变。

最后,通过BP神经网络构建了气泡终速度、气泡曳力系数与Re数、Eo数以及We数之间的关系模型,结果表明BP神经网络预测的结果能够很好的反映气泡终速度、气泡曳力系数与各无量纲数之间的关系。 同时,通过KNN算法、随机森林、逻辑回归算法构建气泡形状与Re数、Eo数以及We数之间的关系亚洲十大信誉平台觉得,而不是简单地刷数据冲销量,所以直播的内容才是最关键的。模型,发现通过逻辑回归预测得到的形状比随机森林、KNN算法预测的更准确。 同时,通过随机森林静水中单气泡运动特性及其机器学习预测研究算法预测结果考虑各变量的重要性发现:Eo数对气泡形状影响程度最大,Re数次之,We数的影响相对最小。

【学位授予单位】:长沙理工大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2019【分类号】:P75。

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