基于彩虹技术的雾化液滴群粒径分布测量

颗粒粒径特性的测量能有效提升产品的性能和质量,并且在抑制环境污染、保障人体健康等方面都发挥了重大作用.本文利用彩虹现象对液滴群的粒径分布反演分别进行了数值模拟和实验研究.在数值模拟中,利用Mie理论计算当激光照射雾化液滴群时获得的彩虹光强角分布作为测量值,根据Nussenzveig理论建立正向求解模型,分别通过截断奇异...     

阵列式静电-电容传感器灵敏度特性研究

结合静电和电容传感技术各自的特点,提出了阵列式静电-电容传感器用于气固两相流中固相颗粒的局部速度、局部浓度以及局部流量测量。利用静电极片阵列与电容极片阵列获取管道内颗粒的速度分布与浓度分布,进而计算出颗粒的局部流量。该阵列式传感器参数测量的准确性直接取决于它的空间灵敏度分布特性。对静电极片阵列和电容极片阵列的灵敏度特性进行了研究。首先,建立了静电极片阵列的三维静电场模型,通过有限元法分析静电极片阵列的结构参数(电极长度、电极覆盖角等)对传感器灵敏度特性的影响;然后根据电磁场理论建立电容极片阵列的数学模型,并对其进行数值计算,研究管道厚度、管道介电常数、电极覆盖角等参数对传感器灵敏度特性的影响;最后搭建了传动带装置进行了实验研究,实验结果证实了模拟结果的准确性,为阵列式静电-电容传感器的优化设计提供理论依据。     

管道厚度对电容层析成像的影响

为了分析管道厚度对电容传感器的作用,定义了径极比(传感器管道内径与外径之比)的概念.通过ANSYS和MAT-LAB相结合的数值计算方式,探讨了8电极ECT传感器在不同径极比下的电容绝对值、电容变化值、电容变化率以及灵敏场的变化规律.随着径极比的增加,传感器电容对管内介质的灵敏度增加,且4种组合形式电极对的电容受管道厚度的影响程度有很大差异.仅采用LBP算法分别在不同径极比下重建层流、核心流和环状流图像.计算发现,高径极比下重建图像误差小,而在低径极比下层流的重建图像精度高于核心流和环状流.     

含水率对静电耦合电容传感器颗粒浓度测量的影响

针对颗粒含水率变化影响颗粒浓度测量的问题,在重力输送实验装置上,利用圆环状静电耦合电容传感器获得了不同含水率下的颗粒质量浓度和电容信号,定量评价了含水率变化对颗粒浓度测量的影响,进而提出了基于含水率的颗粒质量浓度测量修正方法,并对其进行了验证与评价。结果表明：若使用干颗粒条件下标定的质量浓度和电容信号之间的关系进行浓度计算,3%、6%、9%和12%四种含水率引起的颗粒质量浓度测量相对偏差分别可达16.23%、35.99%、58.86%和86.07%,测量结果将会明显偏高;提出的基于含水率对颗粒质量浓度-电容信号之间的标定系数进行修正后,在7%和15%含水率下颗粒质量流量测量平均偏差分别从修正前的46.7%和99.7%降低至修正后的0.44%和-3.61%,证明所提修正方法可显著降低颗粒质量浓度和流量测量偏差。     

低光学厚度下差分吸收光谱技术反演算法研究

差分吸收光谱法(differential optical absorption spectroscopy,DOAS)对大气痕量气体浓度可以实现准确、快速和在线测量。在短光程、低烟气浓度的条件下,该文提出了基于有限冲击响应(finite impulse response,FIR)滤波和蚁群算法的改进DOAS算法,以改善SO2低光学厚度造成的信噪比较低这一情况。算法首先采用FIR滤波算法对光谱进行预处理;之后利用蚁群算法来进行全局寻优求解。通过实验加以验证,在常温常压流动状态条件下,对13.2mg/m3的SO2标准状态气体进行浓度反演。研究结果表明,改进的DOAS算法能较好地消除噪声的影响,提高测量精度,测量误差在10%以内,较传统反演算法有很大提高。     

静电传感器矩阵颗粒局部平均速度空间滤波测量方法

在圆环状线性静电传感器阵列空间滤波法颗粒速度测量的基础上,提出一种基于圆弧状静电传感器矩阵的气固两相流颗粒局部平均速度测量方法。应用有限元法分析了每一线性电极阵列的敏感空间范围,并从理论上推导了矩阵空间滤波器输出信号的频谱特性与颗粒速度之间的关系。开发了基于圆弧状静电传感器矩阵空间滤波器的颗粒局部平均速度测量系统,并在重力输送颗粒流装置上进行了性能测试实验。实验结果表明：测量系统的重复性优于11%。     

密相气力输送中气固两相流动特性多源信息分析

在加压密相气力输送煤粉实验装置上,结合静电、压力传感器与电容层析成像系统(ECT)3种方法,利用统计学和分形方法研究了不同操作条件(总输送压差、输送载气和煤粉含水率等)下密相气固两相流动力学行为。结果表明:输送载气为CO₂时,颗粒相微观运动剧烈程度随总输送压差(0.3~1 MPa)的增大而增大,气流和颗粒相之间的相互作用在总输送压差0.75 MPa下最强烈,但煤粉宏观整体的流动保持稳定;煤粉含水率增加对宏观流动稳定性没有影响,但水分增加使颗粒相的微观运动剧烈性减小;载气为N₂时,管道截面煤粉的平均浓度及分布变化明显,宏观流动状态不稳定,但颗粒相的微观运动剧烈程度与载气为CO₂时的变化规律一致。     

基于带约束TSVD方法的粒径分布反演

利用光全散射法,在独立模式下通过测量可见光不同波段下的光谱消光值反演几种常见粒径分布,其中正问题利用反常衍射近似（ADA）计算得到估计值,测量值通过Mie理论计算得到,反问题利用截断奇异值分解（TSVD）的正则化方法,并结合粒径分布非负和粒径分布积分和为1两个约束条件优化反演结果,通过数值模拟证明了带约束的TSVD方法在粒径分布的反演中具有更高的反演精度、稳定性和抗噪性。     

时变可靠性约束下含风电系统旋转备用的随机规划模型

大规模风电并网后,系统运行经济性和可靠性之间的矛盾十分突出,传统确定旋转备用的方法存在较大的局限性。建立的含风系统旋转备用随机规划模型,能够根据系统容量冗余度,灵活分配各时段可靠性权重,实现调度周期内可靠性的协调优化。该模型充分考虑不同机组提供旋转备用的成本差异,允许机组对旋转备用进行报价,以发电成本、直接备用成本和期望停电成本三者之和最小为目标,实现发电侧和用户侧整体经济效益的最大化。应用该模型,可以对含风系统的旋转备用进行成本效益分析,为调度机构设置合理的可靠性水平提供决策依据。采用粒子群算法对模型进行求解,并通过算例分析验证了上述模型和算法的有效性。