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。     

考虑声波折射补偿的海底热液口声学原位测温方法

介绍了海底热液口温度场原位声学测量方法,进行了海底非均匀温度场中声波折射传播路径研究,并建立了声波传播路径的数学模型,利用COMSOLMultiphysics软件进行了声波传播路径的数值求解.在云南省龙陵县境内的茄子上水库的湖底热泉进行了实验研究,准确地还原出温度场.考虑了声波折射补偿,提高了声波飞渡时间估计精度,并对声波路径弯曲补偿前后重建出的温度场进行最大绝对误差、最大相对误差和均方根误差分析.实验表明:对声波信号传播路径由曲线变直线进行补偿,可提高温度场原位测量的精确性.     

基于浓度修正的炉膛温度场及速度场声学重建

对声学法同时重建锅炉炉膛二维温度场及速度场进行了理论和实验研究。基于炉膛内烟气浓度分布的先验信息,提出了一种温度场声学重建的修正方法,并选取2个工况,对温度场和速度场的同时重建进行了数值模拟。模拟结果表明,修正后的算法可以有效减小重建误差,得到比较精确的重建结果。同时,提出了一种获取声波相位差的高精度测量方法,开发了可用于声学重建的双声波频率测量系统,实测结果也证明了该方法的正确性及精确性。     

声学锅炉二维温度分布测量方法及仿真分析

介绍了声学锅炉二维温度分布测量方法的基本原理。论述了一种利用信号互相关分析方法计算声波在锅炉内的传播时间,在此基础上利用最小二乘算法重建炉膛断面温度场,进行了温度场重建仿真。对声学法锅炉二维温度分布测量技术存在的一些问题进行了分析和讨论。     

基于遗传算法的炉膛温度场重建算法研究

在声学法锅炉温度场重建算法的原理基础上,提出一种遗传算重建温度场算法。在实验室条件下,对利用遗传算法温度场重建进行仿真研究,利用遗传算法对该网格进行插值、拟合,实现对待测温度场的重建,证实了遗传算法重建的优势。同时,应用遗传算法重建了声波在传输路径上具有弯曲效应的温度场。最后通过最大误差、最大相对误差、平均误差和均方根误差等评价指标得出遗传算法重建的温度场精度较高、重建速度较快的结论。与最小二乘法重建算法成像效果进行比较,仿真结果证明:利用遗传算法重建出的温度场具有更高的精度、更快的重建速度等特点。     

基于声学CT重建炉膛二维温度场的仿真研究

为了实现炉内温度场的实时在线监测，阐述了基于级数展开法的二维温度场的声学CT重建原理。提出了基于代数重建法(ART)的重建算法，利用少量声学数据，分别对炉膛火焰分布的几种典型模型，单峰模型、双峰模型以及四角切圆模型，进行了仿真重建。给出了重建温度场的三维显示图和等温线图，并与模型温度场做了比较，进行了误差分析，表明该算法基本可以提供炉膛截面任意点定量的温度信息。在模拟测量数据中加入一定的随机噪声，研究了测量数据误差对于重建精度的影响，验证了该算法的抗干扰能力。     

声学法锅炉温度场检测技术的应用

声学法锅炉温度场检测技术是近年来发展起来的一项新技术，利用该技术，可以对炉内的烟气温度测量值和火焰分布在线检测，判断锅炉的燃烧状况，进行实时调节和控制，为此，介绍声学温度场检测技术的基本原理，综合分析以最小二乘原理重建温度场的测量方法(通过测量声波传感器间的声波传播时间)。最后提出目前声学测温技术在实际应用中尚存在一些问题，但其所发挥的作用是肯定的。     

小波分析在声学法炉内空气动力场测量中的应用

声学法测量是炉内动力场检测的先进方法,但是,由于炉内复杂的环境噪声及声波传播时的衰减,声波信号的可靠辨识以获得准确的传播时间成为该方法的关键之一。基于小波技术在包括信号处理等许多方面所具有的巨大优越性,研究了小波分析应用于声学法测量的方法。将静态场中的声波信号加上不同随机噪声并进行滤波分析,证明小波法的结果明显优于传统滤波方法。在此基础上,结合声学法测量中具体声波信号的特点,给出了小波及小波包分析在声波信号消噪处理中的应用方法及其在炉膛模型动力场声学法测量实验中的应用结果。     

采用声波法监测四角切圆流场二维分布特性的模拟研究

该文模拟研究了声波法四角切圆燃烧锅炉炉膛二维速度场监测方法。建立了一个由6个参数决定的四角切圆流动二维速度场简化模型，该模型能够反映切圆流场的基本特征。采用声波传感器测量得到的多个路径上声波的传递时间包含流场的信息，据此建立了重建出流场分布特征的方法。在一定的模拟流场及测量条件下，通过计算获得声波传递时间，以此作为模拟检测数据，加入不同幅度的测量误差后，所重建出的二维速度场能够反映设定流场的基本特征，证明所研究的方法是稳定和有效的。     

基于耦合场的大型同步发电机定子温度场的数值计算

根据流体力学理论，建立了定子径向通风沟内流体运动微分方程，给出了二维流体场的求解域和边界条件并且进行了计算和分析，对入口风速不同时径向通风沟内流场的分布进行了比较。同时在流体场计算的基础上计算了径向通风沟内各风壁的散热系数，建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型，对定子三维温度场进行了计算，将考虑流场具体分布时的计算结果与传统的温度场计算结果及解析法计算的结果和实测值进行比较，得出了一些有益的结论，说明了该方法的准确性。     

稳态背景流场下超声波流量计内瞬态声场分析

采用Runge-Kutta间断有限元(RKDG)方法对一款Z型超声波水表进行三维数值模拟,计算过程分为流场计算和声场计算两个部分。采用标准k-ε模型获得超声传播的稳态背景流场。对声学变量作线性化假设,从欧拉方程、连续性方程和状态方程中获得绝热状态下声传播的控制方程。在发射换能器的端面定义法向速度边界条件,以图形化的形式展现超声波在顺流情况下的传播过程。切换发射和接收换能器的相对位置,重新计算得到声波逆流传播时相应接收换能器端面的平均声压分布。对比顺、逆流情况下换能器端面平均声压分布,通过曲线拟合得到的传播时差值要小于实验得到的时差值。该方法为模拟声波在复杂结构和流动中传播提供可能性。     

基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法

针对地下浅层震动能量场重建过程中高精度、各向异性的需求,提出一种基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法。首先,根据速度场模型通过射线追踪计算出地下震动波的传播路径;其次,使用对数谱比法对地下介质的品质因子进行反演;然后,求出震动波在不同传播距离情况下的吸收衰减系数;最后,对震动波进行吸收衰减及几何扩散衰减得到地下浅层震动能量场。仿真结果表明,重建的震动能量场与正演结果的均方根误差为7.653,单个网格的重建能量值与正演结果的最大相对误差为15.3%,平均相对误差3.4%,提出的方法相较于传统方法能够提升地下浅层震动能量场重建精度,对地下浅层震动能量场重建具有一定的应用参考价值。     

锅炉过热器泄漏声波声谱特性的实验研究

通过搭建管阵列实验平台,对过热器的泄露声波进行实验研究。以通过管阵列的泄漏声波信号为对象,分析其经过管阵列传播后的频谱特性,得到声波的变化规律:泄露压力越大,声压衰减的越快;泄露孔越大,声波禁带宽度越大,声波禁带中心频率越低。     

A new algorithm for ground wave propagation based on a hybrid ray-mode approach

An efficient novel algorithm is introduced for ground wave propagation problems. First, ground wave propagation characteristics for a vertically polarized short electric dipole over a smooth spherical earth are reviewed, reducing the vector electromagnetic problem for the three-dimensional spherical geometry to an equivalent two-dimensional rectilinear scalar potential problem which is solved by spectral analysis and synthesis. Alternative evaluations of the spectral integral yield ray optical and normal mode solutions, which are conventionally referred to as the Norton and Wait formulations, respectively. Combining these formulations in an efficient manner yields a hybrid algorithm which is constructed so as to account adaptively for the characteristics of ground wave propagation in interference, intermediate and diffraction regions (including mixed paths) for various source and/or receiver heights. Numerical comparisons are made with reference results obtained via the parabolic equation (PE) method, in parametric ranges where PE is reliable; this permits assessment of the effectiveness of the hybrid approach. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

海底热液温度场声学测量系统的初步研究

研制一套海底热液声学温度场测量系统.在测量平面周围布置多个水声换能器,分别测得每两个换能器之间的声波飞渡时间.根据海水中声速与海水温度之间的关系,使用最小二乘重建算法对测量平面内的温度场进行重建,论述了水声换能器声中心距离校正,广义互相关时延估计以及总体最小二乘重建算法等关键技术在系统中的应用.进行了水声换能器声中心距离校正和声学测温实验,给出结果并进行了误差分析.声学测温实验结果最大绝对误差3.2k,最大相对误差1.02%,均方根误差0.44%,温度场形态和实际温度分布基本吻合,验证了测量系统及其关键技术的可行性.     

电力变压器中局部放电声波传播的有限元仿真和理论分析

测量变压器内局部放电产生的声波能用于电力变压器的监测、诊断和故障定位。建立了局部放电声波传播的有限元分析(FEA)仿真模型。利用简化的模型,分析了声波传播的特性。局部放电声波传播仿真的结果与PZT传感器的实验室结果比较,显示了较好的一致性。