基于非线性GA算法的MFF透射模型的参数辨识与优化

基于磁性流体(MF)磁链理论,建立了磁流体薄膜(MFF)传感模型,并通过Monte Carlo法分析了MF透射特性,建立了MFF透射模型。采用非线性遗传算法(GA)对MFF透射模型进行了参数辨识,分析了种群规模、进化代数、交叉率、变异率等参数选值对算法运行结果的影响,并选取了最佳参数组合,搭建了MFF电流传感器实验平台,分析了MFF厚度和粒子浓度对MFF透射性的影响,运用MFF透射模型对MFF电流传感器进行了仿真预测。实验及仿真结果表明该模型具有较好的预测性,预测误差在2.29%以内,所设计的MFF电流传感器的测量灵敏度达到11μW/A。

移动火焰锋面(MFF)模型火焰锋面确定条件的进一步改进

考虑碳粒表面还原反应的移动火焰锋面模型(MFF-Ⅰ)在推导火焰锋面位置时,仅考虑了碳粒表面氧化反应的影响。本文综合考虑碳粒表面的氧化反应、还原反应对火焰锋面位置的影响,给出更严格的推导,即MFF-Ⅱ模型.在通常的燃烧工况下。改进模型MFF-Ⅱ与原始模型MFF-Ⅰ相比,预报结论基本一致.但对于较低氧浓度的工况,比如再燃、气化问题,改进模型MFF-Ⅱ同样可以给出可信的预报结果,而这是MFF-Ⅰ模型所不及的.

考虑碳粒表面还原反应的移动火焰锋面(MFF)模型

在原始移动火焰锋面(MFF)模型的基础上,提出一种考虑碳粒表面还原反应的改进MFF模型。该模型给出了包括表面还原反应和 CO容积反应在内的碳粒燃烧反应速率的显式表达式,便于分析和讨论各种工况下碳粒的燃烧状态和影响因素。与原始的 MFF模型和单膜模型相比,所计算的颗粒温度和燃烧速率更符合严格的连续膜模型的预报结果,而计算时间只为连续膜模型的数十万分之一。研究结果表明,改进的 MFF模型是一种简单可行、适于工程应用的碳粒燃烧理论模型。

基于PSO算法的MFF模型的参数辨识与优化

基于磁链理论和Monte-Carlo法,建立了磁流体薄膜(MFF)传感模型和MFF透射模型,分析了磁流体透射特性。采用粒子群算法对MFF透射模型进行了参数辨识,分析了群体数目、迭代次数、惯性权重、加速度因子等参数选值对算法运行结果的影响,并选取了最佳参数组合。搭建了MFF电流传感器实验平台,运用MFF透射模型对MFF电流传感器进行了仿真预测,分析了MFF厚度和粒子浓度对°MF下透射性的影响,实验及仿真结果表明该模型预测误差在2.3%以内,该MFF电流传感器的测量灵敏度达到12μW/A。

均相着火后挥发分燃烧的移动火焰锋面模型

建立了在介观尺度内,考虑挥发分在颗粒边界层内均相着火及燃烧的移动火焰锋面模型(简称MFFVC模型).此模型弥补了挥发分现有计算方法中未考虑颗粒边界层内挥发分着火燃烧的不足.与挥发分现有计算方法相比,MFFVC模型预报与Jost实验数据符合更好.MFFVC模型与扩散控制的挥发分燃烧(DLVC)模型预报一致,但火焰锋面确定条件相比更具有物理意义.MFFVC模型采用高温下可燃气体着火体积分数极限的概念来确定挥发分均相着火,这与利用Semenov准则判断着火的有限容积火焰锋面(FVFM)模型预报一致.

碳粒燃烧能量分配系数的数值计算

应用改进的移动火焰锋面(MFF)模型对碳粒燃烧的能量分配系数进行了研究,得到了考虑CO在颗粒边界层内燃烧及CO2发生表面还原反应的能量分配系数表达式．在一实际煤粉火焰条件下,计算了可在单膜(SF)模型中直接应用的可比能量分配系数,并与传统SF模型的取用值进行了比较．计算结果表明,碳粒直径越小,平均能量分配系数越大;随着碳粒温度的升高,能量分配系数下降．在本文的计算条件下,平均能量分配系数约为0．7,平均可比能量分配系数值高于0．5,远大于传统单膜模型(SF-CO)计算的可比能量分配系数0．3．

移动火焰锋面(MFF)模型的理论对比与实验验证

本文根据碳粒非均相着火,有无颗粒温度跃变现象,来判断CO的均相着火,阐述了MFF模型中颗粒边界层CO着火燃烧假设的理论意义。通过实验与理论对比,证明了小于100μm的碳粒有可能发生CO着火。MFF模型预报与连续膜模型,以及实验点都有好的符合。利用MFF模型推导出三种极限情况的燃烧模式,揭示了MFF模型与连续膜模型的理论关联。从理论与实验对比中,进一步地验证了MFF模型。

有限气相反应速率条件下MFF模型应用方法的研究

本文使用"CO相对燃烧速率"的概念和通用的"有效影响参数转化方程",将带有气相反应速率无穷快假设的移动火焰锋面(MFF)模型成功地扩展应用到有限气相反应速率条件的计算中。对于多组不同有限气相反应速率、以及不同粒径的碳粒燃烧计算,MFF模型扩展应用的预报结果都与严格连续膜模型符合较好,碳粒着火温度的预报也更为准确。