周洁[1]2001年在《基于光学波动法和相关原理的颗粒测量及多波长火焰温度分析》文中进行了进一步梳理在本论文的第一部分中，介绍了有关采用多波长分析方法测量碳氢燃料火焰温度的研究。在该方法中，采用SD2000型光纤光谱仪测量火焰在可见光(480-1100nm)波长范围内的火焰的辐射光谱，结合Newton-Raphson非线性迭代算法和Levenberg-Marquardt最优化算法，得到火焰温度和单色辐射率变化规律。在研究中分别采用了基于F(λ)和α(λ)的单色辐射率的表达方式并进行了对比计算。 对丁烷气体火焰及丁烷-植物油混合燃料火焰的测量结果表明，多波长分析方法优于传统的双色法，表现在两个方面：一、由于综合考虑多个波长单元上的火焰辐射信息，多波长方法的测量精度比双色法有较大的提高；二、在多波长分析方法中，采用标准卤素灯进行相对辐射强度标定，简化了双色法中的火焰绝对辐射强度的标定。 在本论文的第二部分中，介绍了采用光学波动法测量气固两相流中颗粒浓度和粒径，以及采用光学信号相关计算方法测量颗粒空间流速的研究。光学波动法结合颗粒经过光束时所产生的光透射信号强度的均值和波动值，来得到颗粒在探测区域内的平均浓度和平均粒径，同时对光波动信号进行相关计算，可以得到颗粒的空间流速，在研究中还引入了数字滤波技术对信号进行预处理，并对测量范围进行了讨论。 多处工业现场和自制两相流试验系统的测量结果表明，测量颗粒浓度和粒径的精度在10％以内，速度测量精度在8％以内，证明这种技术可以用于非球形、不透明颗粒的测量。
李志宏[2]2006年在《可视化火焰测量系统的开发及应用》文中研究指明我国是能源消耗大国,煤炭作为燃料在能源消耗中占了很大比重。电站锅炉作为电能生产的主要方式,面临着提高燃烧经济性和减少污染的双重任务。只有更好的优化炉内燃烧工况,才能满足上述要求。另外,合理燃烧还可减少锅炉事故的发生。总之,优化燃烧控制是锅炉各项性能全面提高的必然要求。目前燃烧控制的特点是主要信号均取自燃烧室以外。从燃料入炉燃烧到蒸汽压力变化是个纯滞后大延迟的过程,难以迅速跟踪炉内燃烧的变化。 而内涵丰富,直接反映炉内燃烧状况的火焰信息未被充分利用。本课题目的既是探索火焰信息的获取方法,并为优化燃烧控制提供参考。 本课题通过研究燃烧的辐射成像模型、图像采集系统的光电特性、火焰温度场算法、可视化测量系统原理,从测量对象、测量模型、测量工具、测量应用等方面阐述了针对燃烧火焰所建立的较完善的研究方法,并以此为基础开发了新型的燃烧测量系统。 本课题以可视化实时场测量为主要目标,以CCD相机、分光系统及相关图像采集及处理设备为主要测量工具,以电站锅炉煤粉燃烧火焰为主要研究对象,实现了对燃烧火焰的多参数测量。通过对火焰特性的研究确定了测量波长,对图像采集系统光电特性的研究选取了CCD相机,对测量原理的研究设计了测量方案并研制了分光系统,在此基础上开发了整套新颖的可视化燃烧火焰采集及分析系统。通过温度标定获得了温度灰度标准数据库,并应用于某电站300MW锅炉的实际测量。测量结果表明,本系统能够准确及时跟踪运行工况的变化,反映燃烧的实际情况。 运用最小二乘支持向量机,通过火焰信息的提取和优化组合对锅炉负荷进行了预测,找到了与之紧密相关的火焰参数,为燃烧的优化控制提供了新的借鉴。 本课题开发的燃烧测量系统具有波长及光路选择灵活,测量准确度高,运行稳定可靠等特点,并且具有较好的燃料适应性,可广泛用于非透明或半透明火焰的燃烧测量。
陈雨[3]2016年在《基于多波长光谱辐射火箭发动机燃气温度测试研究》文中研究指明固体推进剂燃烧温度是推进剂燃烧机理研究、火箭发动机结构设计和火箭发动机热防护设计的重要参考指标。目前还没有一种稳定可靠的方法能够准确测量火箭发动机高温燃气温度。本文基于多波长光谱辐射温度测试方法,设计并搭建了火箭发动机燃气温度测试实验系统,开展了测温火箭发动机内流场非稳态数值仿真,完成了叁种不同配方推进剂的发动机燃烧室内燃气温度测试研究。本文主要工作及结论如下:(1)建立了一种基于多波长光谱辐射的火箭发动机燃气温度测试方法。该方法基于普朗克黑体辐射定律,以火箭发动机燃烧室燃气为研究对象,通过分析燃气辐射光谱的波长和辐射力,建立光谱波长、辐射力和温度叁者之间的数学对应关系,从而获得燃气温度。(2)设计并搭建了火箭发动机燃气温度测试系统。系统包括测温火箭发动机、多波长光谱辐射温度测试系统、热电偶温度测试系统、充气系统以及压强数据采集系统等。其中,多波长光谱辐射温度测试系统的性能参数如下:温度有效测量范围1000-4000℃;光谱波长测量范围200-1100nm;积分时间8-1000ms。(3)建立了测温火箭发动机内流场非稳态数值仿真模型,开展了不同工况下测温火箭发动机内流场的非稳态数值仿真。仿真结果表明:充气系统能够避免凝相颗粒覆盖透明窗玻璃表面,保证透明窗玻璃的干净。(4)开展了叁种不同配方推进剂的火箭发动机燃烧室燃气温度测试研究,光谱仪采集的叁种推进剂燃气的平均最高温度分别为1239.5℃、1459.5℃和2627.5℃。实验结果表明:充气系统可以保证透明窗玻璃的干净;充气不会影响光谱仪和热电偶采集燃气的真实温度;温度越高,光谱仪的稳定性越好。
闫伟杰[4]2014年在《基于光谱分析和图像处理的火焰温度及辐射特性检测》文中进行了进一步梳理随着全球能源危机的日益严重和人们对环境问题的逐渐关注,提高燃烧设备的燃烧效率、减少污染物排放成为广大学者研究的热点。温度是反映燃烧状态的一个重要参数,其准确测量对于了解燃烧过程和完善燃烧理论具有重要指导意义。温度和辐射特性参数是耦合在一起的,因此实现温度和辐射特性参数的同时准确测量是一种有效的方法。火焰的辐射光谱和图像中包含着与温度和辐射特性有关的大量信息,利用这些信息结合特定的算法可以计算得到火焰表观温度、黑度、内部温度、辐射介质颗粒浓度等多个参数。本文将研究如何利用火焰辐射光谱和图像测量这些参数,论文的主要研究内容如下：基于火焰可见光波段内的辐射光谱和图像开展火焰表观温度和黑度测量研究,研究对象为城市固体废弃物垃圾燃烧火焰。与常见的煤粉燃烧火焰不同,此类火焰的辐射光谱在可见光波段内存在两条强烈的特征谱线,分别为590nm处Na特征谱线和767nm处K特征谱线。研究过程中首先进行了光谱分析：利用双色法以3nm为波长间隔计算500-900nm波段内的温度分布和黑度分布,根据黑度随波长变化规律判定火焰的灰性波段区间。在500-900nm波长范围内,除Na、K特征谱线之外的连续辐射光谱满足灰性。由于Na、K特征谱线远离本文所用图像探测系统的R、G中心波长,敏感性分析表明此两条特征谱线的存在未对图像法测温造成较大干扰,因此图像法适用于此类火焰的温度和黑度测量。现场检测试验分别利用光谱法和图像法测量得到了炉膛叁层不同高度、八个测点处的火焰温度分布和黑度分布。以吸收、发射、无散射、轴对称含烟黑的乙烯层流扩散火焰为研究对象,利用非单色可见光火焰图像开展火焰温度和烟黑颗粒体积浓度同时重建的数值模拟研究。研究过程中首先讨论了不同重建算法对温度和烟黑颗粒体积浓度重建精度的影响：在正确选择正则化参数前提下,Tikhonov正则化算法的抗噪性相对较强；其次分析了自吸收项对重建结果的影响：忽略自吸收项会在火焰轴心处高估烟黑颗粒体积浓度而低估火焰温度；最后分析了重建算法对不同光学厚度的适应性：利用文中提出的同时重建算法在6倍大光学厚度下仍可以得到良好的结果,这说明算法具有很广的对象适应性。利用火焰可见光辐射光谱和图像开展轴对称乙烯/空气层流扩散火焰的温度和烟黑颗粒体积浓度同时测量的实验研究。光谱测量时首先利用光谱仪采集火焰在可见光波段的辐射光谱,根据基于双色法的灰性判断原理判定火焰的灰性波段区间,在此基础上计算得到了350-800nm波段内火焰的黑度分布,其次根据吸收系数与黑度的之间的函数关系得到了烟黑颗粒的吸收系数分布特性。图像测量时首先利用单台相机结合图像处理技术测量得到高分辨率火焰图像(1mm/65pixels),其次在求解辐射传递方程过程中利用吸收系数分布特性对烟黑颗粒的非灰辐射特性进行修正。实验测量得到了叁个不同乙烯流量下的火焰温度和烟黑颗粒体积浓度二维轴对称分布。开展O2/N2和O2/CO2气氛下乙烯富氧燃烧火焰的燃烧特性实验研究。首先利用火焰辐射光谱和图像测量得到了两种气氛下30%、40%、50%叁种氧浓度的火焰温度分布和烟黑颗粒体积浓度分布。O2/N2气氛下最高火焰温度随氧浓度升高而升高,最高烟黑颗粒体积浓度在50%氧浓度时略微下降；O2/2气氛下最高烟黑颗粒体积浓度均高于空气气氛下；O2/CO2气氛下最高火焰温度和最高烟黑颗粒体积浓度均随氧浓度的升高而升高；与O2/CO2气氛下燃烧相比,相同氧浓度下O2/N2气氛下火焰的温度和烟黑颗粒体积浓度、火焰长度、可见光辐射强度均相对较高；利用Roper解可以准确地预测O2/N2气氛下的火焰长度,而O2/CO2气氛下的预测结果相对较差；修改Roper经验公式中的参数后,O2/CO2气氛下的预测结果得到了很大改善。
刘冬[5]2010年在《弥散介质温度场重建的辐射反问题研究》文中进行了进一步梳理随着我国社会经济的持续发展,工业和生活对于电力的需求持续增长。在我国电力工业中,燃煤电站仍占有主导地位,燃煤电站锅炉的安全,经济,稳定的运行是至关重要的。燃烧火焰温度场是燃烧诊断的核心,先进有效的火焰温度场测量技术对于研究电站锅炉煤粉燃烧具有重要的科学意义和实用价值。本文结合弥散介质的辐射特性和辐射传热的计算方法,以辐射反问题研究作为基础,配以辐射反问题求解方法,建立一套利用彩色CCD摄像机,适用于弥散介质的叁维温度场重建模型及燃烧诊断方法。对于大空间弥散介质的温度场重建,其特点在于介质为吸收、发射和散射性介质,热辐射源很大,而接收器很小,因此需要建立一套介质适用性广,计算效率高的温度场重建模型,是本文研究的一个重点。从系统边界出射辐射信息反求系统内部的温度分布信息是典型的辐射反问题,反问题一般是严重病态问题,如何对大型病态重建矩阵方程进行有效快速合理的求解是研究的关键,是本文研究的另一个重点。首先给出了反问题不适定性的定义,研究了分析病态问题的有效方法(奇异值分解和Picard图),总结分析了各种反问题不适定方程的解法,分别为Tikhonov正则化方法,截断奇异值分解(TSVD)方法和最小二乘QR分解(LSQR)方法,并给出了正则化参数的选择方法—L曲线法。在此基础上,指出本文中使用的温度场重建辐射反问题病态方程的解法为LSQR算法,并给出讨论了求解炉膛叁维温度场重建反问题重建方程的实际算例。详细给出了弥散介质辐射传递的Monte Carlo算法,并且采用文献上的算例进行了验证,计算结果与文献结果吻合的较好。在此基础上,讨论了利用Monte Carlo方法和透镜光学成像原理来计算弥散介质燃烧火焰的辐射光学成像。作为温度场重建的基础性研究,提出了在可见光波段,基于正向Monte Carlo方法的叁维温度场重建模型,给出了具体的重建方程及求解方法,讨论了各种因素对温度场重建精度的影响。讨论分析了计算辐射传热的逆向Monte Carlo方法,在此基础上创新性地推导并提出了基于逆向Monte Carlo方法的叁维温度场快速重建模型,该模型可用于吸收、发射和散射性介质,并且计算时间短,非常适合于大炉膛和小接收器的辐射传热计算,具有实时在线计算系数矩阵并进行求解的潜力。采用算例讨论了各种因素对叁维温度场重建精度的影响。进行了正逆向Monte Carlo方法辐射传热计算及温度场重建的对比研究,发现逆向Monte Carlo方法的计算效率很高,可以达到实时在线建立重建方程并进行求解,两者重建误差相差并不是很大。还讨论了基于逆向Monte Carlo方法的二维均匀弥散介质温度场和辐射参数同时重建模型,以及危险废弃物焚烧回转窑二维截面温度场重建数值模拟研究。建立了利用CCD摄像机进行气体燃烧火焰叁维烟黑的温度场和浓度场同时重建的模型,该模型考虑了火焰烟黑辐射能的实际叁维容积发射与叁维成像,是从叁维重建区域上来进行重建,与区域内的火焰形式没有直接关系,因此可适用于对称火焰和非对称火焰,并通过数值模拟对该模型进行了数值验证,最后进行了实验应用研究,烟黑浓度分布与温度分布的重建结果较为合理,与文献上的一些温度分布情况具有一致性,为了验证重建温度分布值的准确性,使用热电偶对温度分布大致进行了测量,重建温度结果与测量温度结果吻合的较好。采用发展的基于逆向Monte Carlo方法的温度场快速重建模型对小型煤粉燃烧试验台火焰温度场进行了重建试验研究。重建温度场的高温区和低温区与文献重建结果对应较为一致,温度值大小也较为一致。重建结果温度较为细致清晰,重建出的回流区非常明显,并有偏斜,是由于火焰燃烧具有偏斜所致,把其中二维火焰图像转化为伪彩色温度图像,从伪彩色温度图像中可以清晰地看到煤粉回流区的情形,验证了本文的重建结果。进行了大型燃煤电站锅炉炉膛截面温度场和叁维温度场重建试验研究,采用了Fluent数值模拟锅炉实际运行工况,进而得到介质的浓度分布,计算得到粒子云的辐射参数分布,比一般文献上直接假设辐射参数值来的更为准确。对于截面温度场重建,重建温度场中有个明显的高温区,高温区周围的温度较低,且温度大小范围在合理范围内,符合一般炉膛内的温度分布规律。重建结果与文献中计算的结果进行了对比,温度值大小较为一致,本文重建温度分布更为详细,显示出了更为细致的高温区分布情况,而且可以看出高温区有偏置。对于叁维温度场的重建,重建温度场整体上呈现出中部温度高,四周温度低的趋势,温度范围也在合理范围内,与文献上得到的温度分布趋势相一致。计算了整体重建时间(包括建立重建矩阵方程的时间、读取系数矩阵的时间和求解时间)为1分钟左右,具有较好的在线重建能力。在线重建时,对于较为稳定的工况,可以使用同一系数矩阵,只需要求解方程即可,这时的计算时间只需要2-3s左右,具有更好的在线重建更新能力。最后,利用太赫兹时域光谱技术对0.2-1.6THz火焰碳黑的光学特性进行了初步研究,通过傅里叶变换得到了碳黑频域光谱,利用定点迭代法获得了太赫兹波段火焰碳黑的复折射率,并进行了对比。研究结果可为太赫兹波技术应用于光学燃烧诊断提供基础性数据,扩展了光学燃烧诊断应用的范围。
黄群星[6]2005年在《炉内弥散介质辐射传递特性及燃烧过程优化控制研究》文中研究说明随着世界经济的发展,能源与环境的问题越来越严峻,四角切圆煤粉燃烧锅炉作为我国电力供应的主力机组,是国内石化燃料的主要消耗者和大气污染物的重点排放者,保证炉内燃烧过程的安全性,稳定性和经济性对于国民经济的可持续发展有着重要的现实意义。然而由于锅炉燃烧过程的复杂性以及现场测量条件的限制,导致常规的接触式测量方式无法用于炉内燃烧过程的分析和诊断。近几年来,随着光电检测技术的发展,基于炉内燃烧介质本身辐射特性的辐射能监测与分析技术成为目前国内外炉内燃烧诊断的一个新的研究方向。本课题的研究目的是在详细考察炉内介质辐射特性的基础上,利用辐射能与锅炉燃烧过程参数的对应关系,结合人工智能技术为优化炉内燃烧提供可视化的指导依据和可行的解决方案。 基于瑞利和Mie散射理论,对炉内不同成分的固体颗粒辐射特性进行了研究,利用逐线计算模型和谱带模型对炉内主要气体成分的吸收系数进行了计算讨论,并考察了气体吸收谱带的压力和温度增宽效应。同时我们还计算了固体粒子云和气固混合介质的辐射特性,并通过实验分析了基于多波长消光法的遗传算法粒度谱重建和基于可调谐激光器的气体浓度和温度测量技术。 在介质辐射特性计算的基础上,对炉内辐射传递进行了数值模拟研究。利用FLUENT等CFD数值模拟软件计算得到炉内介质浓度与温度的分布,建立了叁维逆向Monte Carlo辐射传热计算方法,并模拟计算了四角切圆煤粉炉内不同高度上CCD探测器所接受辐射能的变化特性。 提出了基于神经网络的快速映射算法和基于插值滤波反投影的快速算法来满足炉内燃烧过程分析的实时性要求。 研究了人工智能推理技术在炉内燃烧诊断分析中的应用,建立了燃烧诊断专家知识库,对智能推理和搜索技术在燃烧诊断的应用进行了探讨,研究了炉内燃烧过程安全性,稳定性和经济性的分析方法。 针对目前燃烧过程燃料控制中存在的时滞性问题,对基于辐射能的燃烧优化控制进行了深入实验和可行性研究。通过回归分析得到了辐射能与锅炉运行参数之间的对应关系。计算了燃烧过程传递函数的时间常数,并给出了以辐射能作为燃料调整提前反馈量的逻辑控制方案。
邵力成[7]2018年在《引入辐射率比值模型的双色测温法研究及其在火焰测温中的应用》文中研究指明关于空间几何因素对标定的影响和目标辐射率的处理是辐射测温法的两个研究重点,经典的双色测温法和多光谱测温法在这两方面各有利弊。本研究借鉴多光谱法的处理方式,创新性地采用了更容易描述的辐射率比值模型,并以之取代传统的灰体假设,对经典的双色法进行了改进,随后结合光纤光谱仪对该改进方法进行了验证及其在火焰温度测量中的实际应用。本文首先对光谱仪进行了标定实验研究,考察了目标温度和观测距离对仪器响应特性的影响及积分时间的设置对输出数据的影响;接着讨论了比色波长间隔的选定,并在黑体炉上对改进的双色法进行了验证。实验结果表明,光谱仪的响应效率与温度和观测距离均无关,由此使得标定过程得以大大简化;不同积分时间的设置对仪器信号输出值的影响不可忽略,实际应用时为了兼顾输出数据的信噪比和测温范围,应避免积分时间的大幅度变化;比色波长间隔的确定需同时考虑仪器的检测性能和测温目标的辐射率性质,这里经权衡后选取为3.37 nm;改进方法在黑体炉上的测温表现良好,相对误差均在±1.80%以内,各温度下拟合结果的R2值都在0.99以上。随后,本文将改进前后的双色法同时分别应用于现场链条炉中烟煤火焰和富氧燃烧试验台上石油焦火焰的温度测量。对比二者的结果,发现:烟煤/空气火焰在600～1000nm波段内(不考虑受特征谱线影响的部分)很接近灰体,此时利用经典双色法得到的火焰温度计算值分布趋于稳定,其最终结果和改进后的双色法相差不大(25.58 ℃);而石油焦/富氧火焰在上述波段内相比灰体有一定偏离,由此导致经典双色法在几个子波段内的计算结果存在70～140 ℃的明显差异,且均低于改进后的双色法测温结果(1972.43 ℃)150 ℃以上,此时经典双色法显然不再适用。而利用辐射率比值求解结果对经典双色法进行修正后,温度计算值明显更趋于一致,叁个子波段内平均结果的最大偏差仅有30 ℃左右。所以可见双色法的测温结果对辐射率的变化较为敏感,灰体假设对经典双色法的应用限制非常明显,此时更凸显出改进后的双色法的独特优势。针对实验室尺寸的火焰温度测量,本课题组自行设计、搭建了平面火焰携带流反应器系统,利用光谱仪和CCD相机对火焰沿高度方向的温度分布进行了检测。改进方法的拟合结果R2值都在0.97以上,且温度结果随二次风气流工况的变化趋势也同火焰图像所反映的基本一致。与此同时,经典双色法在辐射率修正前后的温度结果普遍存在上百℃的偏差,而经辐射率修正后的温度计算值波动情况得到改善,由此进一步验证了改进的双色法是优于经典双色法的。
崔双龙[8]2014年在《基于多光谱辐射的光纤拉锥机火焰温度测量技术研究》文中研究表明多光谱辐射测温技术是通过测量目标的多个波长下的光谱信息来反演其真温及光谱发射率。这种测温方法以普朗克定律为基础,主要面临被测目标发射率未知及难以测定的问题,从而难以确定真温,只能通过反演算法获得真温。目前,多光谱辐射测温反演算法均需要构建发射率与波长或温度的假设模型,但仅能适用于某一类材料,能否构建一种无需假设发射率模型的数据处理方法,是多光谱辐射测温技术的关键。本论文从算法和实验两个方面来研究多光谱辐射真温反演技术,使该技术更适用于高温在线测量。论文重点研究了多光谱辐射真温反演算法,并在此基础上对光纤拉锥机火焰进行了实地测量。论文对多光谱辐射真温反演基本理论进行介绍,对热辐射、黑体、普朗克定律等基本概念及理论进行介绍说明,给出了叁种辐射测温数学模型,并进行比较。在参考温度数学模型的基础上,论文研究了解方程法;结合数学中的梯度投影法与多光谱辐射测温理论提出了梯度投影数据处理方法;改进了二次测量算法使之可以应用于实时在线测量。仿真实验表明改进的二次测量算法更适合于多光谱辐射真温的在线测量,为验证该算法,搭建了光纤拉锥机火焰温度测量实验装置,设计了光学瞄准系统,编写了辐射测温软件,对实验装置进行了标定,最后对不确定度进行了分析。
王怀[9]2011年在《基于轨迹图像的煤粉颗粒速度和粒径测量试验研究》文中认为在能源、环境和化工等领域中,颗粒运动参数的在线监测对于多相流和燃烧设备的优化运行具有重要意义。典型的如电厂煤粉参数的实时在线监测,是优化磨煤机出力、优化锅炉燃烧及电厂实现节能减排的重要前提和手段。尽管目前已发展了多种先进的颗粒场测量手段,如PIV、PDA等,但能用于工业现场实时在线测量技术还比较欠缺,尤其是对于结构复杂、光学特性差的煤粉颗粒。为此,本文研究了基于粒子轨迹图像的煤粉速度和粒径的测量方法,有望在电厂煤粉管道的实时在线测量中得到应用。首先,对煤粉光散射特性进行了实验研究,获得了煤粉颗粒在激光照射下不同方向及不同曝光时间下的成像特点。表明较长曝光时间下的煤粉轨迹图像清晰可辨,弥补了由于煤粉强吸收特性引起的瞬态图像偏暗和模糊的不足,进而提出了利用煤粉颗粒轨迹图像同时测量其速度和粒径的方法。实验拍摄了大量煤粉颗粒轨迹图像,并利用计算机图像处理方法对煤粉轨迹进行识别和计算,获得煤粉颗粒的速度和粒径分布。实验结果与商用PIV系统和Malvern粒度仪所得结果进行了比较,表明所开发的基于粒子轨迹图像的煤粉颗粒测量方法切实可行。其次,在机理实验台上对影响测量结果的关键参数,包括成像放大倍率和曝光时间,进行了系统研究。获得了实验系统的两个重要系数N和R,其中N可以指导实验或者商用产品选取合理的视场范围,R可以指导实验或者工业应用的合理曝光时间。结果表明：N值大于6,R值在3-7之间测量会有比较好的测量结果。最后,在系数N和R的指导下,在浙江大学热能工程研究所高温气固两相流风洞试验台上验证测量系统的可靠性。进行了玻璃颗粒的验证试验,在满足系数N和R条件下,本实验系统所测速度与粒径与商用PIV与Malvern粒度仪吻合较好,表明所开发的由廉价工业CCD相机和半导体激光器构成的轨迹图像测试系统可以很好地应用于管内气固两相流颗粒运动参数的实时在线检测。
王琼[10]2005年在《燃气燃烧火焰燃烧过程光学测量方法研究》文中认为燃烧是重要的物理现象,跟踪科学的最新发展,应用和开发先进的测量方法对燃烧过程的机理进行深入研究是重要课题。本文综合运用光学、数学、图像处理等多种工具,对燃气燃烧过程的燃烧机理及其测量方法进行研究,获得了多方面的研究成果。 本文依据消光法建立了正向光束在颗粒介质中的散射方程,再采用改进的遗传算法进行全局寻优求解逆问题的方法,建立了进行燃烧介质中颗粒粒径和浓度联合测量的多波长颗粒粒度谱光学测量方法,数值模拟和试验验证表明,该测量方法具有很强的适应性和稳定性,而且具有对噪音信号不敏感的特点。 细微颗粒物质是燃烧过程生成的主要介质之一,与燃烧过程和污染物排放有重要联系。本文建立了燃气扩散燃烧火焰颗粒浓度的光学测量系统,对燃烧过程产生的烟黑颗粒的形态和浓度等特性进行了实验研究。获得了燃气流速、火焰高度、燃烧温度和发光度与烟黑颗粒浓度分布的关系。本文运用透射电子显微镜分析了火焰不同高度的烟黑颗粒的几何形态特性,对深入了解燃烧过程细微颗粒物的形成和排放控制机理具有重要的参考价值。 本文建立了基于图像法的高速CCD测量系统,对燃气燃烧过程的图像特征进行了分析研究,获得了燃气流速和燃烧器管径对火焰闪烁频率的影响规律,同时,本文应用PIV测速方法对用高速CCD获取的燃气燃烧火焰图像序列进行图像互相关分析,得到火焰表面扩张速度场的分布情况,并对火焰卷吸空气时产生的涡的速度分布情况进行了深入分析,加深了对燃气燃烧过程火焰扩张机理的理解。 本文在综述断面辐射投影重建计算原理的基础上,对采用计算机层析成像方法进行测量火焰燃烧过程辐射场的方法进行了理论研究,确定了由火焰图像辐射信号重建燃烧过程辐射场的重建算法;初步的试验表明这种测量方法基本可行,由于辐射强度表示了该处固体烟黑颗粒的浓度,从而可以了解火焰不同断面处火焰的未燃烬颗粒的浓度分布情况,具有较好的发展前景。
参考文献：
[1]. 基于光学波动法和相关原理的颗粒测量及多波长火焰温度分析[D]. 周洁. 浙江大学. 2001
[2]. 可视化火焰测量系统的开发及应用[D]. 李志宏. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2006
[3]. 基于多波长光谱辐射火箭发动机燃气温度测试研究[D]. 陈雨. 西北工业大学. 2016
[4]. 基于光谱分析和图像处理的火焰温度及辐射特性检测[D]. 闫伟杰. 华中科技大学. 2014
[5]. 弥散介质温度场重建的辐射反问题研究[D]. 刘冬. 浙江大学. 2010
[6]. 炉内弥散介质辐射传递特性及燃烧过程优化控制研究[D]. 黄群星. 浙江大学. 2005
[7]. 引入辐射率比值模型的双色测温法研究及其在火焰测温中的应用[D]. 邵力成. 浙江大学. 2018
[8]. 基于多光谱辐射的光纤拉锥机火焰温度测量技术研究[D]. 崔双龙. 哈尔滨工程大学. 2014
[9]. 基于轨迹图像的煤粉颗粒速度和粒径测量试验研究[D]. 王怀. 浙江大学. 2011
[10]. 燃气燃烧火焰燃烧过程光学测量方法研究[D]. 王琼. 浙江大学. 2005
标签：仪器仪表工业论文; 动力工程论文; 多波长论文; 火焰温度论文; 光学波动法论文; 相关测速论文; 颗粒论文; 浓度论文; 粒径论文;