基于先验知识的炉内速度场声波法测量研究

采用主动声波法,基于少量测量数据重建切圆燃烧锅炉炉膛空气速度场.从切圆炉内空气速度场服从的物理、数学规律出发,充分利用其有效先验知识使反问题超定,首次提出利用旋转高斯曲面拟合炉内切圆速度矢量场无散分量部分的算法,并结合介质质量守恒定律及相应边界条件,对炉膛二维断面速度场进行了有效重建.在典型的仿真模拟检验基础上,详实的冷态炉膛模型声波法在线测量试验得出了可靠的结果.为该方法进一步研究提供了有效的理论及实验基础.     

声波法监测锅炉炉膛二维复杂空气动力场的模拟研究

主要介绍了声波法监测炉内动力场一般二维速度场的重建方法。将待重建速度场分解为螺旋分量和发散分量进行处理，对前者采用基函数展开法解线性方程组，后者满足Laplace方程及Neumann边界条件。算法整体上为一迭代过程。以该算法得出的中间速度场为基础，结合由图像处理法测得的温度场所得到的声速值分布，可较为理想地重建出炉内高温复杂空气动力场。数值实验分别对较为简单和复杂的模拟速度场模型进行重建，并作了误差分析。结果表明：所研究的方法较为稳定、可靠，进一步完善可作为炉膛动力场实时在线监测的较有效方法。图4参9     

声学法重建炉内温度场的算法研究

基于声学测温的基本原理和理想状态下炉内温度场的分布规律,提出了每条声波传播路径上温度的抛物线函数,利用数值计算插值方法中的平方反比法,得出了测量平面上划分的各网格点温度值,从而实现了二维温度场的重建。基于领域经验,借助工程数学软件MATLAB,对本重建算法进行了计算机仿真,得出了二维温度场的网格立体图和等温线图。最后,将仿真出的温度场和理想温度场比较,进行误差分析,验证了本重建算法的正确性和可行性,取得了声学测温图像重建的一定进展。     

基于少量声学数据的炉内温度场重建

针对炉内温度场声学测量中只有少量声学数据问题,提出了基于平面像素分割和正则化的温度场重建方法.利用二维温度场像素之间的邻近关系,给出了正则化矩阵的一般求取方法,并对正则化参数进行了研究.分别对单峰对称和非对称、双峰对称和非对称的温度场模型进行了仿真实验,得出了三维显示图和等温线图,并给出了温度场的绝对误差和均方根误差.仿真结果表明:该模型的准确度较高,时各种温度场计算有一定的通用性.     

内旋流流化床颗粒运动的研究

内旋流流化床供风的速度较低、颗粒的流动属于稠密气固两相流,利用通常的测量手段研究内旋流流场,尤其是颗粒的速度场存在一定的困难,由于内旋流流化床是一种近似二维床,可以利用瞬态平面二维速度场测量技术（ＰＶ和ＤＰＩＶ）测量流化床某一断面的颗粒流场。对实验室原有的ＤＰＩＶ系统进行了改进,并用该系统初步研究了内旋流流化床颗粒运动的速度场。结果较好地描述了颗粒的二维流动。     

声学法锅炉温度场检测技术及应用

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。介绍了声学温度场检测技术的声学原理和通过测量声波传感器间的声波传播时间 ,然后利用最小二乘原理重建温度场的测量方法 ,并进行了炉膛截面二维温度场重建仿真。对声学烟温测量方法在锅炉烟温测量中的应用及存在的问题进行了分析和讨论。     

基于声学与光学相联合的温度场重建技术数值模拟研究

为了获得较为精确的炉膛燃烧二维温度场,达到实时监测炉膛内火焰温度的目的,分别利用光学法与声学法建立温度场重建模型并推导出较为简便的矩阵反演公式,并结合SVD(奇异值分解)算法对炉膛内二维温度场进行重建。数值研究表明:在测量误差均为0.05和0.1时,光学与声学测量方法分别在高温区域与低温区域有较好的重建效果,据此提出了基于层次分析法的声、光联合温度场重建技术,当采用(声、光)联合技术对炉膛单峰对称、单峰偏置和双峰对称温度场进行二维重建时,反演精度较光学法或声学法均提高0.01左右,表明了此种融合方法的可行性和准确性,对炉膛温度场反演具有重要意义。     

排气管中二维非定常流动的试验研究

以MPC二维排气管模型为对象,对其二维非定常流动进行了研究。在柴油机倒拖时,测量了该模型排气管内6个截面的压力和速度分布的变化,研究了热线探头标定前的预处理、实测状态与标定状态差异引起的误差修正和流动方向判别对速度测量的影响。测量结果显示,同一截面不同测点的压力变化曲线非常接近;支管的速度分布曲线是不对称的,其峰值偏向支管的内壁面,进入总管后速度曲线呈偏向总管外壁面的不对称分布,随后渐渐变为对称分布。测量结果还可用于排气管二维非定常流动计算的边界条件和考核数据。     

350MW超临界四角切圆锅炉冷态空气动力场试验及仿真研究

本文结合华润电力盘锦热电厂350 MW机组新建工程的调整试验工作,针对该锅炉的炉内空气动力学特性进行了仿真研究。利用计算流体力学Fluent软件,以试验工况参数作为边界条件,对炉膛内部进行了全范围三维仿真模拟。计算得到了炉内速度场,并将此模拟计算结果与其中某一炉膛截面实测的速度场进行了对比验证。计算结果基本符合实际测量值,验证了仿真模型和模拟计算方法的合理性。同时,计算结果表明炉内一次风、二次风和SOFA风截面速度分布合理,气流相交位置良好。此外,可模拟得到实际较难测量的炉内湍流强度分布,计算结果显示其分布合理,有利于炉内的燃烧稳定和提高燃烧效率。该研究成果应用于该机组调试工作中,在一定程度上简化了试验过程,减少了工作量,也得到了更丰富、更直观的试验结果。     

闪速炼铅炉多物理场耦合模拟及可视化分析

采用计算机模拟的方法,对闪速炼铅炉进行了气粒两相流场、温度场、浓度场等多个物理场耦合模拟,着重研究炉内速度场的特性。采用传统的二维截面速度矢量图分析了两组截面的速度场,发现其对速度场信息描述不完整,而且难以对不同截面上速度矢量分布之间相互联系进行分析。借助可视化软件ParaView,提出了将立体流线、方向标识体和动画结合起来制作流线动画,对整个速度场进行分析,使问题得到有效改善。分析发现右侧喷嘴主流触底后斜向上喷射是影响速度场分布的重要原因。     

W型火焰锅炉炉膛温度场的可视化试验研究

使用火焰辐射图像探测系统探测炉膛空间发射到镜头各像素的辐射能量，然后从能量传递和平衡的角度，由所得图像重建空间的温度场。在300MW机组W型火焰炉进行了炉膛二维断面温度场可视化重建试验。试验在炉膛壁面布置4个CCD火焰探测器，采用计算机图像采集处理技术获取炉膛火焰辐射图像，通过对火焰辐射图像的处理以厦相关算法，重建炉膛断面温度分布、可动态反映火焰断面温度水平、火焰中心的偏穆和火焰刷墙等燃烧异常工况。断面温度场可视化结果刷新一次的时间不超过5S，满足在线监测的要求。     

炉膛中二维温度场与辐射参数的同时重建

辐射逆问题研究受到了广泛的关注。以炉膛为研究对象,开展了二维温度场与辐射参数同时重建的研究。用CCD接收边界辐射强度图像和辐射温度图像,提出用正则化方法从辐射温度图像中重建介质温度场,从辐射强度图像中更新辐射参数,两者交替迭代,直到收敛。模拟计算表明,在测量数据中加入标准方差为0.02,0.05的正态分布的误差后,仍可以较好地重建出介质温度场与辐射参数。图4表4参13     

Novel Approach to Estimate the Optimum Zone Fuel Mass Flow Rates for a Walking Beam Type Reheating Furnace

Three-dimensional numerical simulation is performed to predict the heat transfer performance in a walking-beam reheating furnace. The furnace uses a mixture of coke oven gas as a heat source to reheat the slabs. The fuel is injected into the furnace at four zones: preheating zone, first heating zone, second heating zone, and soaking zone. This numerical model considers turbulent reactive flow coupled with radiative heat transfer in the furnace; meanwhile, the conductive heat transfer dominates the energy balance inside the slabs. An initial iterative method is proposed to estimate the fuel mass flow rate at each zone of the reheating furnace, while the required heating curve of the slabs is specified. In addition, a simplified two-dimensional numerical model is performed to estimate the fuel mass flow rate for the consideration of computational time consummation. The results of the two-dimensional numerical simulations are compared with those of three-dimensional numerical simulation and the in situ data. Furthermore, velocity and temperature distributions are examined for two cases under different heating curves of the slabs.     

基于新型测温技术的电站锅炉燃烧优化

为了提高锅炉效率,减少污染物排放,电站锅炉需要进行燃烧优化。以新型测温技术为基础,提出一种包含炉内温度场测量结果的燃烧优化模型,采用模拟退火算法作为燃烧优化控制算法进行优化。以某电厂300 MW锅炉为研究对象,采用仿真的方法对燃烧优化控制算法进行研究,通过对锅炉运行参数受到扰动时的工况进行燃烧优化,验证了模拟退火算法的优化性能。结果表明:在锅炉运行参数受到扰动时,模拟退火算法作为优化算法,能够给出有效的燃烧调整指令,解决扰动产生的问题,使炉膛燃烧状态保持设定的优化状态。     

Prediction of protective banks in high temperature smelting furnaces by inverse heat transfer

An inverse phase change heat transfer method has been developed for predicting the time evolution of banks covering the surface of refractory brick walls inside high temperature smelting furnaces. The presence of these banks is indispensable as they serve as a protective barrier against the highly corrosive slag, thereby maintaining the structural integrity of the furnace and prolonging its active life. The numerical model rests on the conjugate gradient solution method with the adjoint equation. It predicts banks thickness and motion relying on the thermal conditions prevailing outside the furnace and temperature measurements taken at one location inside the brick wall. Simulations are carried out to examine the effect of different parameters on the predictive capabilities of the method. Results reveal that the method remains accurate in spite of the fact that the temperature measurements inside the wall are noisy and are taken at depth of few centimetres only. An example showing how the present inverse method can be used to warn on the imminent loss of the protective bank during the operation of a smelting furnace is then provided.     

基于物理参数反演的木质颗粒声学特性研究

声学技术可用于非侵入式地测量木质颗粒的温度.为建立堆积生物质的声学测温模型,有必要对堆积生物质的声学特性进行研究.木质颗粒被视作刚性框架多孔介质,选择Johnson-Champoux-Allard(JCA)模型和Pàde近似模型作为木质颗粒的声学模型,利用阻抗管法测量木质颗粒(厚度100 mm)在频率范围为200～15...     

用液固耦合方法研究柴油机油底壳辐射声场

随着科技水平的进步,人们对生存环境要求的日益提高,在发动机产生的公害中,噪声问题已逐渐被重视起来.实践表明,油底壳是发动机中的主要表面噪声辐射源.为了更有效的对油底壳噪声进行仿真研究,建立了机油与油底壳的液固耦合模型,将有限元（FEM）与边界元（BEM）结合起来,探讨了油底壳表面辐射声场的仿真分析方法,研究了结构刚度和结构阻尼等因素变化对其的影响.