方海洲，杨洪海，王军，李建华，邹晶（东华大学环境学院，上海 201600）



中低负荷下脉动热管壁温信号的分形特性分析

方海洲，杨洪海，王军，李建华，邹晶
（东华大学环境学院，上海 201600）

摘要：运用功率谱、小波分解、相空间重构、关联维数计算等非线性分析方法对脉动热管壁面温度波动信号分析。表明：功率谱呈现连续谱线，时间序列存在自相似性，展现温度波动信号的混沌行为；小波分解表现出温度波动的分形特性；重构吸引子展现出4种不同的空间分形结构，说明温度信号波动属于分形下的混沌行为。计算分形维数与传热性能的关系，发现系统存在3～6个分形维；随嵌入维数的增加，分形速度关系为R134a大于丙酮大于去离子水，基本表现为分形维数越大，传热性能越好。并发现关联维和热阻成负相关关系。

关键词：脉动热管；非线性动力学；分形；混沌；吸引子；功率谱；关联维

2015-06-19收到初稿，2015-11-02收到修改稿。

联系人：杨洪海。第一作者：方海洲（1991—），男，硕士研究生。

Received date: 2015-06-19.

引　言

___脉动热管（pulsating heat pipe，PHP）是由Akachi[1]提出的一种新型热管，由毛细管呈蛇形弯折而成，因其结构简单、无需机械动力且传热性能强等优点而广受重视。在实验方面，主要是从管径、充液率、倾斜角、工质特性及可视化等方面进行研究等[2-9]。在理论方面，多数学者建立物理模型研究流动特性；崔晓钰等[10]运用人工神经网络研究传热性能；张红等[11]从热力学等角度分析管内流动特性；方立德等[12-13]利用声发射技术及近红外技术进行流态识别，给管内流动研究带来新角度。……