基于粒子系统的湍流燃烧火焰的可视化研究

引入粒子系统作为可视化建模的基本方法，建立了包含火焰粒子子模型、湍流流场子模型和燃料属性子模型的湍流燃烧火焰可视化模型．通过将温度场与湍流流场的有机结合及燃烧室内网格体单元的颜色与透明度的显示，实现了湍流燃烧火焰的三维动态传播可视化．最后，结合实例给出了火焰效果图，体现了湍流涡对火焰前锋面的影响．     

基于BP神经网络锅炉炉膛火焰可视化监测方法研究

为了可视化监测炉膛火焰燃烧状况,提出一种基于级联前向BP神经网络模型的锅炉炉膛火焰可视化监测方法。通过比较选取级联前向BP神经网络作为炉膛温度预测模型,利用图像处理技术得到炉膛火焰辐射能图像对应二维温度场,并采用正则化方法重建炉膛火焰三维温度场。仿真结果表明,根据二维温度场可得火焰等温线走向和分布,根据三维温度场易得火焰中心分布及全炉最高温度点信息,实现锅炉运行控制和异常温度报警,满足燃烧诊断要求并实现炉膛火焰可视化监测。     

自然燃烧火焰的快速仿真

从自然燃烧的火焰的现象出发,采用面向对象的方法,提出了一种基于粒子系统的自然燃烧的火焰的快速数值模拟算法.首先,讨论了形成火焰燃烧的动态场景图像的基本原理,给出了火焰图像与背景图融合的算法,并建立了用于火焰仿真的两种火焰颜色模型.然后,建立了用于火焰仿真的火焰粒子、火苗与火焰系统的面向对象模型,给出了各对象的燃烧行为的快速模拟方法.接着,对实现动感火焰的方法进行了讨论,指出了算法.最后给出了通过该文算法进行模拟实验的效果图.该算法准确度较高,速度快,效果较好.     

基于Web的火焰图象处理和燃烧诊断系统的设计与实现

为了实现电站锅炉炉膛火焰的可视化和对炉膛燃烧状况进行在线智能诊断 ,以便为电站运行人员提供有效的运行指导信息 ,研制开发了一套基于 Web的火焰图象处理和燃烧诊断系统 ,并提出了一种采用 Java技术、基于 Web应用的浏览器 /服务器 (B/ S) 3层结构模型 ,同时分析了 B/ S 3层结构的优点 ,并将此结构应用于电站锅炉火焰图象处理和燃烧诊断系统中 .该系统首先通过光学镜头组、CCD摄像机、图象采集卡得到火焰图象 ,同时利用获得的炉内辐射信息来对炉内火焰燃烧状态和 NOX排放量进行在线监控和分析 ;然后根据比色测温原理计算投影温度场 ;最后利用代数重建算法 ART(Algebraic Reconstruction Techniques)来进行燃烧温度场的重建 ,并生成了各种分析曲线图表 .该基于 Web的火焰图象处理和燃烧诊断系统已经在 30 0 MW电站煤粉锅炉上得到初步应用 ,实践证明 ,该系统能够有效地提高电厂运行的经济性和安全性 .     

湍流燃烧反应数值模拟的研究与实现

基于开源计算流体力学平台OpenFOAM和化学动力反应模型库Cantera设计出定常可压缩的湍流燃烧反应解算器,使用该解算器对Sydney钝体驻定火焰HM1进行数值模拟,模拟采用煤气和空气的详细反应机理,并根据计算结果得到燃烧流动组分浓度分布图和温度曲线变化图.通过计算结果与实验数据对比分析表明,模拟效果较好的符合燃烧组分变化的研究要求,这说明设计的解算器对定长可压缩燃烧流动问题有很好的计算仿真效果,体现了其可行性.湍流燃烧流动解算器的设计对于燃烧室性能预估有一定的参考价值.     

基于K-means和颜色模型的林火辨识方法研究

为了确保火灾探测结果的可靠性和准确性,从林火燃烧时火焰和烟雾特征出发,对现有的林火探测技术进行了分析,提出了一种基于K-means和颜色模型的林火辨识方法。首先使用Kmeans算法对采集到的彩色图像进行分割,根据火灾发生时火焰和烟雾的颜色特征,采取一种改进的颜色模型对分割出来的子图像进行辨识,对疑似火焰子图像和疑似烟雾子图像进行初步确认,然后从疑似子图像中提取出火焰和烟雾的特征输入到RBF神经网络,判断是否确实发生火灾。     

基于DGX-2的湍流燃烧问题优化研究

湍流燃烧问题的数值模拟是航空发动机设计的关键工具.由于需要使用高精度计算模型求解NS方程,湍流燃烧的数值模拟需要庞大的计算量,而物理化学模型的引入则导致流场极为复杂,使得计算域内的负载平衡问题成为大规模并行计算的瓶颈.为此文中将湍流燃烧的数值模拟方法在单台具有强大计算能力的服务器——DGX-2上进行移植和优化,设计了通量计算的线程分配方式,并以Roofline模型为工具分析指导了实际的优化方向.此外,还设计了高效的数据通信方式,并结合DGX-2的高速互联实现了湍流燃烧数值模拟方法的多GPU并行版本.实验结果表明,相较于双路Intel Xeon 6248 CPU 40核心的并行版本,迭代过程的计算部分在单块V100上获得了8.1倍的性能提升,在DGX-2共16块V100上达到了66.1倍的加速,优于CPU并行版本所能达到的最高性能.     

基于变形粒子系统的林火可视化技术研究

林火是一种常见的、危害极大的森林灾害.通过可视化手段研究林火的发生、发展的过程具有重要意义.文章分析了近几年来国内外对火焰模拟与可视化的技术发展,根据林火自身的燃烧机理,提出了基于变形粒子系统的林火火焰的可视化表达方法.该方法用不规则的几何图形来代替图元或像元作为基本粒子,加快绘制速度,并通过求解粒子在不同空间分布上的温度获得粒子的颜色和亮度.仿真结果表明,利用该方法可以快速生成逼真的带有烟雾的林火,并能较好地满足林火的实时绘制需要.     

管道燃气快烤装置燃烧过程数值仿真及结构参数影响分析

快烤试验装置作为快烤试验的重要组成部分,其产生的火焰温度对试验结果有很大的影响。为设计管道燃气快烤装置,利用Fluent软件、采用SST k-ω湍流模型和非预混燃烧模型,开展管道燃气装置燃烧过程仿真和关键结构参数对火焰温度及其均匀性的影响规律研究。选择三个关键参数即管道间距h1、火孔孔径Φ、火孔孔距h2,设计了三因素三水平正交试验进行仿真。研究结果表明:在管道直径确定的条件下,管道间距是影响管道燃烧器火焰温度均匀性的最主要因素,其次是火孔间距,火孔孔径是影响火焰温度均匀性的最次要因素;管道燃烧器上方不同高度处火焰温度均匀性对应的最佳结构参数并不相同。     

基于视频序列的火焰模拟

在现有火焰模拟方法的基础上,提出了基于视频序列的火焰模拟方法.该方法首先用火焰视频帧图像提取火焰边界,然后用提取出来的边界对火焰形状建模,并在相邻模型间进行线性插值,获得火焰燃烧过程的形状变化3D动态模型,最后用粒子系统模拟,给出了具体的模拟步骤和实际的模拟效果.