基于RANS求解的火焰面/反应进度变量湍流燃烧模型研究

通过求解稳态一维拉伸层流扩散火焰面方程,得到混合物分数及反应进度Z-C双标量建表的层流火焰面数据库,并结合混合物分数满足β分布及一阶近似的反应进度变量条件概率密度分布,建立了湍流火焰面平均值数据库.通过将双参数火焰面模型的查表和求解过程与OpenFOAM计算平台相结合,发展了基于RANS方法的双参数湍流燃烧火焰面模型及数值计算求解器ZCFoam.对轴对称湍流射流Sandia D火焰的模拟表明,计算给出的温度分布、主要组分的分布等与实验值吻合较好.     

基于相关度的蚁群优化算法对内热源位置的识别

为了提高寻源导热反问题的求解精度和求解速度,针对导热问题中热源位置对边界温度分布影响的特点,提出了适用于寻源导热反问题的基于相关度的蚁群优化算法.该方法分别针对热源位置的每一个坐标,运用能反映计算测点温度曲线与真实测点温度曲线相似程度的量即相关度的方法来构造其相对应的启发信息值;并对蚁群优化算法中路径选择机制、目标函数的构造进行了改进.以数值计算代替实际试验得到测点温度,并对反问题进行计算机编程试验.计算结果表明,此种启发信息值的标定方法和目标函数的构建方法能够很好地区分出路径的质量,从而提高了蚁群收敛到最好路径的速度.计算效率较不考虑相关度的蚁群算法提高了18%~60%.     

当量比对航空发动机防火试验温度场的数值分析

为得到当量比对航空发动机防火试验温度分布的影响,建立了NexGen燃烧器的数值计算模型,使用Fluent计算了7组当量比的火焰温度分布。燃烧模型采用非预混燃烧模型与20组分单煤油分子C_(12)H_(23)的概率密度函数方法。使用雷诺时均模型与SST k-ω湍流模型求解火焰的湍流方程。使用离散坐标辐射模型和灰体加权平均模型的求解火焰的辐射。液体燃料液滴根据离散随机游走模型与湍流气体介质的相互作用建立模型。分析了7组当量比对防火试验火焰温度的点分布、面分布和空间分布的影响。得到随当量比的增加,Z轴最高温度位置先变大后减小;监测点的平均温度先升高后降低;监测面的最高温度先降低后变化平缓再增加,与浴盆曲线相近;监测面的平均温度先降低后平缓再增加。当量比小于1时,各平面的平均温度随当量比增加而降低;当量比大于1时则升高。当量比为0.9时,火焰空间温度分布最好、各平面的温度分布最均匀、监测面的温度分布最均匀、七个监测点的温度值及分布适中。     

海洋水文气象观测设备误差校准算法研究

为了提高海洋水文气象数据采集精度,需要对观测设备获得的数据参数进行误差校准标定。本文分别对分段线性化算法、最小二乘法的曲线拟合计算方法和样条函数分段三次多项式算法进行对比分析,最终将通过所有误差标定点且标定点处曲线光滑连续的样条函数分段三次多项式曲线拟合法,作为标准数据与观测数据进行误差校准标定的基本方法。通过实验对比分析,三次样条函数分段拟合误差标定法能够降低数据测量误差,保证观测设备获得较为准确、可靠的数据参数。     

基于图像处理的火焰温度及辐射率图像检测法

基于维恩辐射定律提出了彩色火焰辐射图像的标定方法．试验表明,采用较小的红值增益比可增加图像探测器的火焰温度检测范围;在较高温度(高于1200℃)条件下,只有红色和绿色分量可被利用．最后给出了由一台锅炉火焰图像获得的温度和辐射率分布图像处理结果．     

谱配置法研究导热系数为温度函数的对流-辐射肋片的效率

提出采用谱配置法求解导热系数随温度变化的对流-辐射肋片中的温度分布。在求解过程中,空间微分项采用Chebyshev多项式展开,空间上的温度分布采用谱配置法离散,将原本复杂的微分形式的能量守恒方程转化为矩阵形式的代数方程。能量守恒方程中存在两个非线性项,一项是由导热系数随温度变化而产生的,另一项是由肋片表面热辐射产生的;采用一种局部线性化的方法来降低能量守恒方程的非线性。谱配置法具有指数收敛速度,对于当前算例即使采用很小的计算节点也能获得较好的计算精度,通过谱配置法的计算结果与文献中结果相比较,发现谱配置法求解导热系数随温度变化的对流-辐射肋片问题是准确、有效的。最后,分析了一些量纲为1的参数,如导热系数变化率、对流-导热耦合参数、辐射-导热耦合参数对肋效率的影响规律。     

基于分段模型的CRM boost电路软开关时间优化

为解决实际应用中临界导通模式(CRM)下boost转换器软开关时间求解不精确等问题,提出了一种针对非线性电容的分段等效电容模型,基于该模型计算得到最优软开关时间.首先介绍了适用于boost电路谷值开关/零电压开关实现的等效电路,得到软开关谐振过程中的特征微分方程;然后根据非线性微分方程的线性化提出分段等效电容模型,计算软开关过程相关电压电流的解析解;最后利用所求得的解析解迭代得到最优软开关时间.实验结果表明:该方法求得的软开关时间与实际电路的软开关时间的误差在5 ns以内,利用所提出的分段等效电容模型计算的谷值开关/零电压开关时间足够准确,为临界导通模式下boost电路实现软开关提供了指导性的方法.     

多波长光谱法检测乙烯火焰中温度和碳黑生成

提出用光谱仪测量轴对称扩散火焰在800~950 nm波长范围的单色辐射强度,用阿贝尔逆变换从单色辐射强度中求解出源项H,再根据火焰复折射率函数与波长的关系,从源项H中同时计算出火焰温度和碳黑体积分数.光谱仪用黑体炉进行标定,对乙烯扩散火焰中部和上部的进行了检测,给出了火焰温度和碳黑体积份额沿半径的分布,检测结果与光学法相比具有较小误差,表明该方法是可行的.     

基于遗传小波神经网络的非线性动态自治网络故障诊断仿真算法

为避免用状态方程计算和分析非线性动态网络的约束计算困难,特别是计算响应跨越边界时间的问题,针对非线性动态自治网络,提出一种基于规范式分段线性化总体表达式以及非线性网络的混合参数方程.求解该方程组可得到非线性动态自治网络的故障响应仿真算法,再由小波提取故障响应的特征.采用遗传算法对BPNN进行结构和参数优化,将得到的电路故障状态特征输入至遗传优化的BP神经网络进行故障诊断.仿真结果表明了该故障诊断算法的有效性.     

基于湍流气体火焰热图像特性的温度分布

利用数字图像计算机技术，开发出一套对火争热图像的实时采集与测量系统，在小型火焰试验台上，对湍流火焰的热图像特性进行了试验与理论研究，获得了湍动燃烧图像特性的变化规律，提出了用解决火焰热图像特性与温度分布映射关系的单色基准温度标定法，并探索了此方法用于三维温度场时，由于辐射叠加所造成的温度失真的修正方法。     

基于彩色CCD的三色法测量炉膛火焰温度场分布

根据三色测温法原理,利用彩色CCD摄像机所摄取的火焰图象中的彩色分量,运用数字图象处理技术重建燃烧火焰的温度场分布,并对测量火焰温度的两大误差来源进行了分析和校正处理.     

燃油连续加热炉数学模型

本文包括:(1)炉膛内钢坯加热数学模型;(2)最佳炉温及最低燃耗在线模型。 采用一维模型,应用Hottel多层无限大气层间的辐射热交换计算方法,把各火焰射流的作用,当量地看作是夹在上下炉气层之间的一个火焰层。它的平均温度t_f可以根据Ricou-Spalding射流吸入经验公式,计算火焰和周围炉气间的质量交换,再按热平衡方程把t_f计算出来。钢坯内部传热按一维导热问题,用差分求解。 还建立了一个较简单的炉膛传热仿真模型,据此求出各炉段单位炉温对出钢平均温度及中心温度的变化率θ_m/Ti及θ_s/Ti。还可确定最小燃耗函数P的各炉段加权系数W_i。 令各段在线炉温调节量ΔTi=(T_(i,max)—T_(i,o))—ΔT_i′,这就能在线性规划中用ΔT_i′代替ΔTi作为未知量以满足非负条件。这时目标函数P_(min)=-sum (W_iT_i′)。文中还附有一个说明各段炉温按上述线性规划进行最佳控制的例题。     

蓄热式火焰炉的热工特性

建立了火焰炉数学模型,根据模型分析了炉子结构参数一定时操作参数变化对生产指标的影响,得出蓄热式炉和换热式炉的Q-P方程和b-P方程,并进行了比较·结果表明,在正常生产条件下,随着蓄热式炉生产率增加,炉子热负荷逐渐增加,呈线性关系;单位能耗下降很慢,呈线性关系;废气温度和热效率近似不变,呈线性关系·换热式炉热负荷和废气温度逐渐增加,单位能耗先降后升,热效率先升后降,炉子有经济工作点·与换热式炉相比,蓄热式炉工作的范围较大,能较好适应产量变化大的生产需求·     

Synthesizing and editing dynamic flames with color temperature

Generating computer animated flames is a difficult and computationally expensive problem. Dynamic textures provide an effective means for extrapolating and synthesizing dynamic flames, but aggravates color distortion due to the high correlation of RGB components. A novel method for dynamic flame texture synthesis using color temperature is proposed in this paper. Firstly, the colortemperature mapping is calculated by using the Planck’s law and two-color pyrometric technique to avoid color distortion. Secondly, a novel dynamic texture model is presented to transform the RGB space into temperature space. Finally,the dynamic flames editing is presented to support physical temperature adjustment. Experimental results illustrate that our approach is effective to synthesize visually plausible dynamic flames without color distortions and to edit dynamic flames with intuitive physical interpretation.     

不同环境温度下照明光源对人体体温调节的影响

研究人在不同环境温度下,光源照度和色温对人体体核温度、皮肤平均温度和皮肤血流量的影响,探索光源照明对人体体温调节的作用.对8名受试者在人工气候室不同环境温度(18,30 °C)、光源照度(300,1 000 lx)和色温(3 000,6 000 K)下的体核温度、平均皮肤温度和皮肤血流量进行了60 min的测量和记录.结果表明：无论在高温还是低温条件下,当人体暴露于低色温光源下时人的体核温度较高色温光源下时高;在较低的环境温度下,平均皮肤温度和皮肤血流量在冷色温光源下的值高于低色温光源下的值;在较高温度下,平均皮肤血流量和皮肤温度在低色温光源下的值高于冷色温光源下的值.因此,在环境温度发生变化时,光源照明对人体的热调节起着一定的作用,在环境高温下以运用高色温光源为宜,反之亦然.这提示人们在不同的环境温度下对于光源照度和色温的选择是一个值得重视的问题,除视觉需要外,选择时还应考虑人体生理功能的平衡和舒适感.     

高炉理论燃烧温度的计算

理论燃烧温度是反映炉缸热状态的重要参数之一. 提出了新的理论燃烧温度计算模型及详细的参数说明,并编制相关的计算程序. 解析结果表明:与传统的理论燃烧温度计算模型相比,新理论燃烧温度计算模型更能有效地反映炉缸热状态.     

球团回转窑火焰纹理特征与温度模型

为了完成球团回转窑内温度监测,本文对温度影响最大的火焰状况进行研究。首先将彩色图像进行RGB分解成三幅灰度图像,利用灰度共生矩阵研究RGB各通道的纹理参数,如能量、熵、对比度、相关性,与通过黑体炉标定的温度建立对应关系,制成温度模型,用于实时监测球团回转窑内火焰状况,指导生产。在实际测试中,该模型最大误差为5%,能够满足生产要求。     

石英玻璃窗对火焰温度测量影响的数值分析

在用辐射测温法研究多孔介质燃烧器中火焰温度分布时，因石英玻璃窗不能透过热象仪所能响应的火焰红外辐波段，而不能直接测出玻璃内侧的火焰温度。该文通过对石英玻璃（属半透明介质）内热传导与热辐射耦合，边界为对流换热的数值计算，研究了石英玻璃内、外表面分布的变化规律的相应关联式，从而由所测石英玻璃外表面温度分布推算出内侧多孔介质表面层的火焰分布，这种消除玻璃对测量影响的方法具有一定的实用意义。     

空间结构瞬态温度场的Fourier-有限元分析

针对航天结构常用的空心圆杆 ,提出了一种计算其温度场的 Fourier—有限单元法 ,沿杆长用有限元离散 ,沿周向温度分布展成三角函数。圆管温度单元每个结点包含平均温度、余弦和正弦分布温度幅三个自由度。在每个时间步内实现了平均温度增量与沿截面温差增量的解耦。在每个时间步内求解一组平均温度增量的非线性方程组 ,根据每一时刻的平均温度求解两组关于截面内温差的线性方程组 ,从而得到薄壁圆管的温度分布。利用该方法 ,对 Hubble太空望远镜的太阳能帆板瞬态温度场进行了分析 ,指出了热载荷可诱发太阳能帆板扭转     

射流火焰温度场广义随机分布模型的迭代学习控制

为实现射流火焰温度场的控制性能,采用随机分布控制理论实现了射流火焰温度场的建模及其迭代学习控制. 采用高斯函数作为输出概率密度函数逼近的基函数,用广义系统状态空间模型建立系统模型,模型的独立状态数量与系统实际的动态阶次一致. 采用随机分布预测控制算法实现单批次的控制,在每个批次控制完成后,采用牛顿法优化基函数参数,给出了射流火焰温度场迭代学习控制的仿真结果. 通过迭代学习优化了广义随机分布系统模型参数,提高了火焰温度场分布控制性能指标.