基于多特征提取的合成射流涡流控制机理研究

在横流的底部施加倾斜角为60?的合成射流,并采用大涡模拟(LES)对其周期性涡运动过程进行了数值模拟,研究不同激励参数条件下合成射流与横流相互作用涡环结构的产生机理及演变规律。该文首先利用第三代涡识别方法(Liutex矢量法)对流场中涡环的演变过程进行了运动跟踪,并且定量统计合成射流在不同驱动频率(S_(t)=0.25,0.5,0.75,1)和驱动振幅(A_(0)=1,1.5,2,2.5)下涡旋结构的旋转强度和涡核尺度。此外,采用本征正交分解法(proper orthogonal decomposition,POD)方法和动态模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)对合成射流特定频率(S_(t)=0.25)及振幅(A_(0)=2.5)下流场速度场进行模态分解,提取影响流场的主特征模态。结果表明:振幅对旋转强度和涡核尺寸大小有正贡献,而频率对旋转强度和涡核尺寸大小有负贡献;合成射流在横流中的涡运动机理可以概括为,在低频低振幅条件下有利于顺时针涡结构的产生,而在高频高振幅条件下有利于逆时针涡结构的产生;基于各阶POD模态的空间结构及频谱特征等特性,流场主特征结构为脱落涡,脱落频率与射流驱动频率一致(S_(t)=0.25)。初级顺时针涡旋结构为涡流控制的主导结构,而每阶模态均为多频耦合;通过DMD对流场信息进行时空解耦,得到了剪切诱导、涡合并等动力特征。多种特征提取方法的结合更有助于合成射流涡流控制机理的深入研究。

基于偏振图像动态光散射的非球形纳米颗粒测量

纳米材料的功能特性与其粒度和形貌有很大关系。图像动态光散射法是一种快速、准确、非接触的纳米颗粒测量方法。将图像动态光散射与偏振散射结合,提出了一种测量非球形纳米颗粒形貌的方法。根据偏振散射理论,当入射光为垂直线偏振光,颗粒的散射光在不同偏振方向的偏振散射特性与颗粒的形貌有关,可以用线偏振度参数描述。在90°散射角方向采用偏振相机,对球形和非球形纳米颗粒在0°,45°,90°,135°偏振方向上的动态光散射信号进行测量,结果表明:球形颗粒的线偏振度接近1,八面体颗粒的线偏振度略小于1,棒状颗粒的线偏振度小于1且随长径比增加而减小,纳米片及纳米线等非球形颗粒的线偏振度都有不同程度的减小。定义线偏振度为光学球体度,用以表征颗粒形貌,采用偏振图像动态光散射方法可以快速测量纳米颗粒的形貌分布。

颗粒图像的颜色校准与表征

【目的】减少图像法测量系统中颗粒成像的颜色失真,并对颗粒进行颜色表征。【方法】采用色卡对颗粒成像系统进行标定,使用色彩校正算法建立实际拍摄的色卡的颜色值与D65光源下的色卡理论颜色值之间的映射关系,以此对颗粒图像进行色彩校正,对比分析基于多项式回归的6种色彩校正算法,对基于校正前、后色卡的平均色差和算法的曝光适应性进行算法测试,并在白色LED灯光与偏黄的卤素灯光照射下分别验证色彩校正效果。【结果】三阶多项式色彩校正算法的回归精度最高,在白色LED光源照射下,校正前、后色卡的24个色块的平均色差由38.67下降到3.82,但测试发现,三阶多项式色彩校正算法不具备曝光适应性;三阶根多项式色彩校正算法在回归精度上接近三阶多项式色彩校正算法且具有良好的曝光适应性。【结论】基于色卡标定和色彩校正算法可以在一定程度下减少系统的颗粒成像的色偏,在6种校正算法中三阶根多项式色彩校正算法能够提高回归精度和曝光适应性;针对颗粒系,可结合颗粒的平均色品坐标和颗粒数量进行表征,针对单个颗粒,可以使用颜色矩和主要颜色进行表征。

电厂煤粉管道中煤粉运行状况诊断研究

煤粉管道及制粉系统的运行状况对锅炉燃烧及安全运行有很大影响 ,但一直缺少有效的检测诊断。用基于光脉动原理的煤粉在线检测仪对 6 0 0MW机组煤粉管中煤粉运行进行诊断研究。测量结果表明 ,煤粉管道堵塞的原因之一是煤粉粒度过大 ,浓度和粒度不均匀等 ,与磨煤机有很大关系 。

基于光谱分析的煤粉火焰复合判据和燃烧诊断研究

该文研究了煤粉火焰辐射光谱信号，发现在煤粉锅炉中不仅不同火焰及炉墙的黑度不同，在煤粉不同燃烧阶段还存在一些特征谱线。根据是否存在这些特征谱线，以及测得的火焰黑度和火焰的光谱辐射强度可以可靠地构造火焰是否存在的判据。在350MW 煤粉锅炉上的实测数据验证了这种复合判据的正确性。这可以给锅炉提供一种新的可靠的火检方法。作者还采用人工神经网络算法根据火焰的黑度和一定波段范围的辐射强度对煤粉火焰的燃烧状况进行诊断作了初步研究，结果表明可以对燃烧的不同状况进行诊断，将有助于优化燃烧。

300MW直接空冷汽轮机低压末级鼓风态流场及湿度测量

研制了基于多波长消光法和4孔楔形气动探头的改进型联合探针,用该探针测量了某电厂300MW直接空冷机组低压汽轮机末级后在满负荷40kPa背压运行时末级后的流场和湿蒸汽。测量结果表明该汽轮机在该工况运行时低压缸末级产生鼓风,并有叶片根部的回流,鼓风区域约占叶高的51%,在鼓风区蒸汽湿度为零,鼓风状态时末级平均湿度仅0.23%,低压缸效率84.9%,次末级也存在鼓风现象。鼓风时运行表计指示的第7级抽汽温度不是汽缸内汽流的真实温度,而是鼓风温度。

300MW直接空冷汽轮机低压末级湿蒸汽测量研究

直接空冷机组易受气象条件影响,运行时背压变化大,影响汽轮机的安全经济运行,但对直接空冷机组末级流场和湿蒸汽进行过实测研究鲜有报道。用联合探针对某300MW直接空冷机组低压缸末级流场和蒸汽湿度进行了测量试验,获得了不同背压等工况下的蒸汽湿度、水滴尺寸等参数,以及这些参数沿叶高的分布。实测表明空冷机组低压缸不仅排汽湿度远低于湿冷机组,1次水滴的平均粒度也小于湿冷机组,且不存在2次水滴,测得的低压缸相对内效率与同期进行的热力性能试验结果吻合较好。

光脉动法煤粉实时在线监测技术进展

介绍了光脉动法的基本原理,及基于该原理开发的可用于直吹式和中间仓储式煤粉制粉系统的煤粉粒度和浓度实时在线监测系统。在某300MW电站锅炉1年多的长时间监测及在从300MW到600MW不同容量锅炉的制粉系统中的实验表明,该系统可以很好地监测煤粉的粒度和浓度。

差分吸收光谱法监测NO_2浓度技术研究

差分吸收光谱(DOAS)是利用气体分子对光谱具有特殊吸收这一特性来测量气体浓度的一种测量技术.本文介绍了DOAS法的基本测量原理,分析了DOAS的数据处理方法,并用DOAS法进行了不同情况时NO2气体浓度测量的实验研究。

电厂煤粉在线实测研究

电厂煤粉管道中煤粉浓度和细度对锅炉燃烧、污染排放及安全运行有很大影响。本文介绍了作者用光脉动法在宝钢电厂直吹式制粉系统中对煤粉进行在线检测的结果。测量结果表明,不仅煤粉在煤粉管内截面上的分布是不均匀的,同一台磨煤机出来的各煤粉管内的煤粉浓度和细度也是不均匀的。受煤粉管弯头影响,煤粉流动存在脉动现象,在不同位置脉动的幅度变化很大。

一种新型的测量汽轮机内湿蒸汽两相流的集成化探针系统

汽轮机内湿蒸汽两相流中一次、二次水滴的参数和流场是密切相关的，但国内外迄今没有能同时测量这些参数的技术和设备。作者成功研制了能同时测量湿蒸汽两相流中一次、二次水滴和流场的集成化探针。该探针已在３５０ＭＷ汽轮机上进行了实测。本文介绍了该测量系统的原理和构成。

不同种类燃料火焰的辐射光谱测量

利用CCD光纤光谱仪测量不同燃料的火焰辐射光谱,得到了不同种类燃料燃烧时火焰光谱的不同特征。分析这些特征可以对燃料进行判别,也可以对不同火焰进行监测和诊断。

电厂煤粉粒径、浓度和速度的在线测量技术研究

电厂煤粉管道的运行状况对电厂的安全经济运行有一定的影响，但缺少有效的在线监测手段。该文介绍了结合光脉动法和相关测速法同时在线测量煤粉粒径、浓度和速度的技术和装置。图５ 表４

燃烧与流场在线测量诊断方法研究进展

介绍了上海理工大学颗粒与两相流测量研究所近年来在燃烧和流场在线测量诊断技术方面的研究进展,包括:改进基于光纤光谱仪的火焰辐射温度测量技术,提高火焰温度的测量精度与范围并反演出火焰辐射率及液体燃料组分;辐射与吸收光谱相结合测量脉冲燃烧火焰温度和水蒸气浓度;基于激光诱导荧光法测量喷雾液滴温度;强烟尘水滴干扰条件下基于差分吸收光谱法(DOAS)测量排放污染气体(SO2和NOx)浓度;基于饱和蒸汽原理的光谱法研制汞连续排放监测标准系统;光谱法与图像法结合测量高温物体温度场;基于单帧单曝光图像法测量多相流速度场与粒度分布;基于可调谐半导体激光吸收光谱法(TDLAS)同步测量液态纯水水膜蒸发过程中液态参数(水膜厚度及温度)与气态参数(水膜上方水蒸气的温度)等。

光学探针测量汽轮机排汽的实验研究

本文介绍了作者研制的湿蒸汽光学探针及其在12MW汽轮机上测量的初步实验结果.表明光学探针的研制是成功的.为测量汽轮机内效率、排汽湿度和水滴尺寸,为研究湿蒸汽两相流和叶片水蚀,提供了一种新的测量手段.

直接空冷汽轮机末级蒸汽异质／均质成核凝结过程的在线测量

采用新研制的改进型联合探针测量了某300 MW直接空冷机组低压汽轮机末级后部分区域变背压过程中的汽流参数,包括马赫数、攻角、偏转角、静压、流速和蒸汽湿度及水滴尺寸等参数.结果表明:空冷低压汽轮机末级在较高背压时并不处于湿蒸汽状态,随背压降低先出现异质成核凝结,而后才出现均质自发成核凝结.2种凝结状态之间存在着2种凝结机理共存的阶段,在此阶段凝结会出现很大波动.异质成核凝结产生的水滴尺寸大于均质自发成核凝结的水滴.

光谱法测量煤粉火焰温度和黑度的研究

利用由ＣＣＤ线阵组成的微型光纤光谱仪研制了现场火焰光谱测量装置。通过测量３５０ＭＷ电站锅炉的煤粉火焰从 ５３３ｎｍ至１０５０ｎｍ波段的辐射光谱，发现煤粉火焰的辐射非常接近灰体辐射。根据这一特点，从维恩公式出发，利用最优化方法处理测得的火焰辐射光谱信号，得到了火焰的温度和黑度。

雾状湿蒸气两相流湿度和水滴尺寸分布的光学法测量

一、引言 湿度、水滴尺寸分布是雾状湿蒸气两相流的2个重要参数,虽然有多种方法可以测量湿蒸汽,如热力学法、热平衡法、示踪元素法、滴定法、孔板法等,但这些方法都只能测量蒸汽湿度,不能测量水滴的尺寸、光全散射法则是一种可以同时测量湿度和水滴尺寸的方法,光全散射法的基本原理是当多个波长的单色平行光照射到湿蒸汽上时,受蒸汽中水滴的光散射效应影响。

能同时测量低压汽轮机内流场和湿度的联合探针的研制及实验研究

了解低压汽轮机内湿蒸汽两相流的流场及湿度、水滴尺寸等对于汽轮机的叶片设计，提高效率，了解水蚀机理及防止是很重要的。介绍了作者研制的能同时测量流场和水滴尺寸、湿度的联合探针，该探针应用光全散射法测量水滴尺寸和湿度，用四孔楔形探针测量流场。应用该探针在捷克Ｐｏｃｅｒａｄｙ 电厂１ 台２００ＭＷ 机组上进行了测量，文中给出了这些测量结果。

采用发射光谱法检测煤粉锅炉火焰的技术研究

利用以 CCD阵列作为光电接收元件的微型光纤光谱仪 ,在燃煤锅炉现场测量火焰从 53 3 nm至1 0 50 nm波段的发射光谱。通过对不同工况的大量实测数据曲线进行分析处理 ,得到了视场中火焰平均温度和黑度 ,并发现 :1煤粉火焰辐射基本上可以作为灰体辐射处理 ;2煤粉燃烧器负荷增大时 ,火焰黑度相应增大 ,火焰温度波动减小 ;3炉膛内背景火焰燃烧稳定 ,黑度远大于燃烧器出口火焰黑度 ,火焰温度波动明显降低 ;4未着火煤粉的温度较低 ,波动很小 ,黑度也很小。火焰发射光谱的这些特征为进行火焰监测和诊断提供了可靠的判据。