锅炉换热器管道泄漏口声辐射指向性特征数值研究

该文从理论上研究了锅炉换热器管道泄漏口声辐射的频谱规律及指向性特征，将泄漏口视作轴向坐标和方位角的可分离辐射源，计算了矩形泄漏源在不同频率下辐射声压级及位相在远场分布规律，指出了声场空间分布与电波频率、管道直径以及泄漏源强度及大小的关系，讨论了检测点布放位置及频率选择对被动式管道泄漏检测定位技术的影响，为锅炉换热器管道的泄漏检测及定位技术提供了理论依据。     

换热器管壁圆形泄漏口空间辐射声场分布特征数值研究

根据可分离辐射源的声辐射，利用叠加原理和无穷级数迭代求和，建立了换热器管道壁面圆形口非分离泄漏声辐射源的空间声场分布数学模型。计算了圆形口均匀幅度非分离声辐射源的空间声场远场分布，给出了其远场相对声压级和位相的空间分布图案。与方形口均匀可分离辐射源的空间声场分布特征相比，发现两种情况具有相同的空间指向性特征，在较高频率时辐射声场空间分布出现盲区，在x—y平面内声场分布与泄漏口形状无关，但与辐射频率有密切关系。     

炉管泄漏口喷流噪声的辐射特性

研究了管道泄漏喷流的流动特征及其噪声产生的物理机制,指出泄漏喷流的混合区域是产生噪声的主要区域,湍流射流的速度扰动是产生辐射声能量的根本原因。根据泄漏声辐射的声功率和频谱,分析给出了泄漏喷流噪声的峰值频率与喷流速度和喷口直径,以及辐射声功率与喷流速度之间的关系。对泄漏声辐射的频谱规律和指向性特征进行了实验研究,得出管道泄漏口径大小、管内气体压力(喷流速度)等参数与喷流噪声辐射的频谱分布、声压级大小和指向性等声学参量之间的关系,为炉内管道泄漏声检测技术的进一步发展提供了实验数据和声学依据。     

温度梯度场中声线传播路径数值研究

该文利用光学Fermat原理和数学变分方法，建立了三维温度梯度场中的声传播路径的数学模型，数值计算了一维轴对称和二维单峰圆对称温度梯度场中的声线传播路径，揭示了一维轴对称温度场对声传播具有“墙壁效应”，二维单峰(谷)圆对称温度场对声传播具有“透镜效应”的物理特征。根据温度梯度场中的声线弯曲事实，指出了按等温介质中的声波直线传播规律来诊断卢源位置，必然会发生“蜃听”现象，导致源定位失真，并进一步对定位方法及其产生虚源的位置进行了分析，为研究炉内管道泄漏声检测及其定位技术，乃至声学测温技术中的温度场重建提供了基础研究。     

炉内双排换热器管阵列声传播特性的数值研究

根据炉内单排换热器管阵列声传播特性的研究,利用Twersky声散射理论和光学法布里-珀罗干涉原理,研究双排换热器管阵列的声传播特性,分析了双排管阵列对声波的反射、透射和衍射机制,给出了计算炉内双排管阵列声透射与反射系数的数学模型,计算了炉内双排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管阵列横向与纵向节距等参数变化的关系曲线,以及传输泄漏声辐射信号时的聋带和聪带的分布特征,指出双排管阵列对声波的截止带和导通带的位置与管阵列结构参数和炉内温度有关,并在炉内实际环境参数下对声传播特性进行了数值计算,为研究多排管阵列的声传播特性提供了方法,也为利用管阵列透射声谱判断管道泄漏口发生在管排阵列中的位置提供了依据。     

换热器管排表面多极子声散射场模态研究

利用Helmholtz积分方程,研究了锅炉换热器管壁表面对声波的多极子散射行为,给出了计算换热器管壁表面声场分布的数学模型,数值计算了入射声波频率和炉内管道间距对管壁表面散射声场的模态影响特征,得出了管道壁面散射声场的频率响应存在尖锐的峰值特征,分析了声场峰值特征是由于管道的多极子声散射波发生相互干涉的物理机理,讨论了壁面声场出现干涉加强时的声波频率和管排几何结构的关系,为锅炉换热器管道声学无损检测技术(ANDT)和声波节能技术(SSCT)提供参考。     

管道微小泄漏内检测近场声信号特性研究

声学内检测法有较高的管道泄漏检测灵敏度,而目前对泄漏声源附近近场声信号研究较少。基于Lighthill声类比的流场-声场混合的仿真方法,计算了不同泄漏孔径、不同管道内压下整个近场计算域的声场分布。仿真结果表明,泄漏声源是一种宽频噪声,在大于特征频率的频段,信号衰减,之前则保持稳定;管内声信号是泄漏声源在管壁束缚下的频散传播,在小于一阶模态频率内,传播平面波,大于一阶模态频率有多个模态的反射波。根据仿真分析结果,选取1~3.1 k Hz频段作为泄漏信号特征识别优选频段,得到泄漏量与该频段内能量呈正相关关系。搭建模拟泄漏测试平台,测试球形内检测样机,结果表明,该检测器可检测0.15 L/min泄漏量,实验结果与仿真结果可较好的吻合。研究结论对近距离听声内检测方法在声传感单元选型设计、声信号处理等方面有理论指导意义。     

炉内多排换热器管阵列声传播特性数值研究

基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究，分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理，利用数学推理方法和迭代过程给出了计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型，研究多排换热器管阵列的声透射特性，揭示了炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系，并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算，为锅炉管道泄漏检测技术和声波除灰技术提供了理论依据。     

基于地震波的油气管道安全监测

针对目前广泛存在的油气管道受到人为破坏的问题,本文提出了通过对管道周围的人、车辆等发出的震动信号进行采集,对信号特征进行分析,从而对目标进行分类识别,并根据信号到达各传感器的时间差通过三角定位原理实现对入侵目标的空间定位以及对目标的运动轨迹进行监测,从而对管道安全构成威胁的行为进行早期监测、定位和预警。     

基于被动和主动降噪的光声光谱气体检测仪背景噪声控制技术

光声光谱技术通过检测微弱的声压信号来反演气体浓度，与仪器调制频率对应的相干噪声对仪器检测灵敏度具有重要影响。该文首先分析了斩波器机械噪声和环境噪声对光声光谱仪检测的影响，而后提出采用厚度为30 mm的蜜胺泡棉板隔离光声检测模块实现被动降噪。然后提出利用声波在空间的叠加干涉抵消原理，使噪声在声接收环节与主动噪声控制模块产生的主动声波进行叠加，实现光声池主动降噪。最后搭建噪声干扰模拟实验平台对提出措施的有效性进行验证，结果显示在调制频率为100 Hz和400 Hz两种条件下，提出的降噪技术均可降低外界相干噪声影响，光声光谱仪的检测能力在应用被动降噪技术后提升了0.4倍，而应用主动降噪+被动降噪技术后提升了2.4倍。该研究可为光声光谱仪开发中噪声抑制措施的选择提供指导。     

声波在锅炉换热器管阵列中的传播特性研究

基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究基础,分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理;利用数学推理方法和迭代过程给出计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型,研究多排换热器管阵列的声透射特性,揭示炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系;并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算,为锅炉管道泄漏检测技术提供理论依据.     

炉内单排换热器管阵列声传播特性数值研究

基于Twersky声波散射理论和光栅衍射理论,对炉内单排换热器管阵列的声传输特性进行了研究,分析了管排阵列对入射声波的反射、透射和衍射的物理机制,给出了计算管排阵列声透射与反射系数的数学模型,数值研究了管排阵列对声波的反射与透射系数随管间距、声波频率等参数变化的关系曲线,揭示了单排管阵列对声波传播具有截止和导通作用,并且其截止带和导通带的位置与管阵列结构参数和炉内温度有关。为研究多排管阵列的声传输特性、促进换热器管阵列泄漏声检测与定位技术和锅炉管束深处的声波除灰选频技术发展提供了理论基础。     

大型电站锅炉多组小屏绕流的数学模型

引入“旋涡层”概念，炉深方向沿前屏分布着旋涡层，薄板翼导流，炉内右半部分的旋涡层削弱网格涡的速度环量。旋转上升气流绕流前屏，在其表面和尾部分别形成附着涡和分离涡；采用镜像法处理炉膛固壁对涡运动的影响。考虑炉内大残旋网格涡的切向速度；附着涡、分离涡及镜像涡的诱导速度，首次建立了多组小屏绕流的数学模型，并对HG-2008/18．2-YM2型锅炉等温模型进行理论计算。计算表明：后屏入口的速度右侧高左侧低，右侧镜像附着涡和分离涡诱导的速度，使后屏入口右侧速度升高。六线涡量探针所测涡量场表明：炉内螺旋上升气流绕流薄板翼，在前屏尾部，确实产生了分离涡；且后屏入口速度场，也表现为右侧高左侧低，试验结果和理论计算定性吻合，验证了所建数学模型的合理性，为分析小屏尾部分离涡对水平烟道左右侧速度偏差的影响，提供了理论依据。     

成层地基地震动输入方法研究

目前成层地基的地震动输入时大多仅考虑不同材料的波速影响,忽略了波在不同介质分界面的透射和反射作用.为真实模拟弹性波在成层地基中的传播过程,本文基于波动理论,推导了考虑透射和反射的等效荷载计算公式,建立了成层地基的黏弹性人工边界模型,并通过算例进行验证.研究表明:本文提出的成层地基地震动输入方法能较好满足工程抗震的精度要...     

锅炉换热器管壁声共振的模态分析

利用Helmholtz积分方程，研究了锅炉换热器一维管阵列壁面的声共振问题，给出了管壁振动与声波频率、管间距和管壁内、外流体载荷等参数之间关系的数学模型，数值计算了换热器管阵列在声波作用下激发管壁振动的模态共振频率分布特征及其速度振幅分布图案。结果表明多管之间多极子声散射的相互作用将对管壁运动的幅值产生影响，但对共振频率影响较小。管壁共振频率主要受到管外介质耦合质量的影响，因此置于水中的换热器(核电机组)管壁共振频率低于空气中换热器管壁(火电机组)的共振频率。     

水冷壁管壁温度波动原因分析

锅炉水冷壁金融管壁温度的波动与水冷壁管横向裂纹失效有很大的关系。以SG1000锅炉和HG2008锅炉水冷壁壁温测量结果为对象,根据不同的管壁温度波动特点,结合炉内、锅内传热分析,提出了不同的壁温波动原因;炉内不稳定结渣的脱落造成了HG2008控制循环锅炉水冷壁壁温的波动;蒸干传热恶化导致SG1000直流锅炉水冷壁壁温的波动。