变马赫数喷管中湿蒸汽流动数值模拟

Fluent Wet-Steam Model是基于经典成核理论,在全欧拉坐标系下描述自发凝结过程的。本文基于该模型对变马赫数槽式喷管内伴随自发凝结的水蒸汽的跨音速流动过程进行了数值模拟,研究水蒸汽在跨音速流动过程中的自发凝结、液滴生长、凝结冲波等现象以及背压变化对流场参数的影响。对蒸汽透平的通流部分设计提供参考,以及为湿蒸汽风洞设计提供参考。     

一种纳米颗粒粒度分布的非接触测量方法

研究了基于高频宽带超声衰减谱非接触式方法测量纳米颗粒悬浊液中颗粒相粒度分布问题. 通过理论分析和数值计算,选择ECAH模型作为反演计算的理论模型. 以1%(j)的纳米银水悬浊液作为实验样品,采用标称中心频率为50 MHz的超声换能器和变声程脉冲回波法进行了非接触测量,获得了可利用的高频宽带(10~50 MHz)超声衰减谱,结合理论模型和最优正则化算法反演出纳米颗粒的粒度分布. 实验结果与透射电子显微镜法和高速离心沉降法的测定结果吻合较好,表明该方法可测量悬浊液中纳米颗粒粒度分布.     

超声非接触式水煤浆粒度表征的研究

为研究在线监测水煤浆粒度分布,进行了基于超声衰减谱法的理论与实验研究.将ECAH模型叠加复散射效应描述超声波在高浓度浆料中的传播,得出声衰减计算方法,结合最优正则化算法进行粒度分布的反演计算.实验研究中使用一对中心频率为5MHz的宽频超声换能器进行了接触式和非接触式测量,发展了一种用于非接触式测量的超声信号处理方法:基于超声衰减系数的指数拟合谱.由该方法得到的非接触式测量结果与接触式测量结果基本吻合,将测量结果与光学显微镜测量结果进行比较,证实了非接触式超声衰减谱法粒度表征技术的可行性.     

颗粒超声层析成像的散射特征分析

用数值方法对颗粒超声层析成像进行模拟研究,对单个球形颗粒散射特征的数值解与解析解作对比,验证数值方法的准确性、可靠性,进而对管内放置有单个和3个球形颗粒的散射声场特性进行的数值模拟和分析,并由二值逻辑反投影图像重建算法对其进行空间分布的重建,分析重建图像的误差。结果表明:基于边界元方法的数值模拟和重建方法是可行和有效的。     

强烟尘水滴干扰下DOAS法在线测量NO质量浓度的研究

在高浓度烟尘、水汽液滴和NO共存的工况下,采用差分吸收光谱法研究和分析了不同质量浓度NO的吸收光谱特性,提出了一种基于差分吸收光谱法的NO质量浓度反演算法;同时,利用信噪比对小波分解时小波母函数的选取进行了比较.结果表明：在对NO吸收光谱进行小波分解后,即使在干扰颗粒质量浓度较大时,某些特征波长点处的小波系数高频细节分量与未受干扰的NO吸收光谱的小波系数高频细节分量有较好的重合;通过对小波分解时小波母函数选取的比较,可以获得适用于此反演算法的最优小波母函数sym10,它可以有效消除烟尘、水汽液滴的干扰影响,而且测量误差在允许范围内,能够满足烟尘排放监测要求.     

二次水滴可视化探针的设计

在汽轮机静叶尾迹区形成的二次水滴对动叶的连续撞击是造成动叶水蚀破坏的直接原因,本文设计了基于CCD和硬管内窥镜系统的二次水滴可视化探针,并进行了一些静态标定实验。标定实验结果说明所设计的可视化探针有足够的分辨率,测量结果正确,符合测量误差要求,可以用于汽轮机内二次水滴的测量。     

集成探针号动部分的风洞标定

为了验证测量汽轮机内湿蒸汽的探针的性能以及分析流场实验数据,对探针在开式空气风洞和湿蒸汽风洞中作了标定,标定马赫数范围0.1～1.1,气流攻角从-10°～40°,气流偏转角从-10°～10°,这一范围测量得到的标定曲线完全覆盖了汽轮机末级前后可能出现的情况.通过比较在空气、过热蒸汽和湿蒸汽3种介质中的标定数据,提出了可以用空气风洞标定取代复杂的过热蒸汽或湿蒸汽风洞标定的结论.     

采用发射光谱法检测煤粉锅炉火焰的技术研究

利用以CCD阵列作为光电接收元件的微型光纤光谱仪,在燃煤锅炉现场测量火焰从533nm至1050nm波段的发射光谱。通过对不同工况的在大量实测数据曲线进行分析处理,得到了视场中火焰平均温度和黑度。并发现：（1）煤粉火焰辐射基本上可以作为灰体辐射处理;（2）煤粉燃烧器负荷增大时,火焰黑度相应增大,火焰温度波动减小;（3）炉膛内背景火焰燃烧稳定,黑度远大于燃烧器出口火焰黑度,火焰温度波动明显降低;（4）未着火煤粉的温度较低,波动很小,黑度也很小。火焰发射光谱的这些特征为进行火焰监测和诊断提供了可靠的判据。图6表1参9     

基于多光谱显微成像的颗粒表面温度分布测量

分别采用彩色相机和多光谱相机构建辐射测温系统,利用黑体炉进行温度模型标定实验,并基于BP神经网络对标定数据进行训练得到测温模型。通过蜡烛火焰的温度测量实验,验证了测温模型的可靠性,且结果显示多光谱成像测温系统的测温精度高于彩色相机测温系统。针对常规辐射成像测温系统空间分辨率不足的问题,采用多光谱相机结合显微镜搭建了显微测温平台,对高温热台内的单石油焦颗粒燃烧过程进行记录,得到了石油焦颗粒表面的温度分布以及随时间的温度变化过程。     

一种颗粒系超声衰减谱的改进计算方法

Epstein和Carhart,Allegra和Hawley先后研究建立起的超声谱颗粒粒径测量的经典理论模型——ECAH,针对直接求解ECAH理论模型预测颗粒两相系中物理量声衰减系数时出现的困难,通过构造与Bessel（Hankel）函数有关的新变量,改造原有系数矩阵,降低矩阵的条件数,避免了数值溢出问题,拓展该模型的计算范围至频率100MHz和毫米级颗粒,通过与BLBL（Bouguer-Lambert-Beer-Law）散射方法的比较验证了文中提出的改进方法的有效性。