基于塔克分解和声学测温的三维温度场重建

提出了一种基于塔克分解和声学测温的三维温度分布重建算法,该算法采用数值计算方法建立先验数据集,利用塔克分解提取锅炉温度场的主要特征,将声学测温与二维温度场插值相结合,重建三维温度场,提高了复杂温度场的重构精度,具有较快的重建速度。结果表明:该算法能够在10 s左右重建复杂三维温度场,相比传统声学测温可以将重建误差降低10%以上,对于先验工况外的温度场也有较强的适用性,对燃煤电厂燃烧优化和负荷调整具有一定的指导意义。

基于LSMR算法的火焰三维温度场重建

光场成像技术可以同时记录入射光线的空间分布信息和传播方向信息,结合相关反演算法,可以进行火焰三维温度场的重建。最小二乘QR分解算法(least squares via QR factorization,LSQR)可以有效求解基于大型稀疏矩阵的线性问题,但是在对火焰辐射强度求解的过程中,难以保证求解的非负性和准确性。非负最小二乘算法(non-negative least squares,NNLS)可以保证求解的非负性,但是计算效率太低。本文提出将最小二乘残差方法(least square minimal residual,LSMR)用于火焰光场成像三维温度场重建,并研究其重建精度、计算效率、抗噪性能等指标。仿真实验表明,LSMR和NNLS算法可以在不同噪声水平下保证求解火焰辐射强度的非负性。在噪声为5%、10%、15%和20%的情况下,LSMR和NNLS算法对辐射强度的求解精度均比LSQR提高了10%以上,且LSMR算法的求解时间比LSQR和NNLS分别降低了一个数量级和四个数量级。可见,LSMR算法可以在保证求解精度的情况下大幅提高运算效率。最后用LSMR算法对模拟光场火焰进行温度场重建,在不同噪声水平下,平均相对误差都保持在1.2%以内,验证了LSMR算法在重建时的准确性和可靠性。

基于正则化SVD算法的660MW机组煤粉加热炉炉膛三维温度场重建

针对现有加热炉炉膛内三维温度场重建方法存在的重建误差较大、重建消耗时间较长的问题,提出基于正则化SVD算法的660MW机组煤粉加热炉炉膛三维温度场重建方法。根据人眼视觉二维图像特征点提取原理,提取温度场立体图像特征点;利用小波变换方法计算子线段端点,获取特征点匹配结果;通过声学测温方法以及射线成像理论,重建声波传播速度分布形式,凭借正则化SVD算法构建声学测量系统模型,对声波飞行值进行修正,结合特征点匹配结果和对称轴,得到实现660MW机组煤粉加热炉炉膛三维温度场重建。实验结果表明,所提方法的最低AER、MER、RMSE分别为4.11、0.98、1.21,重建时间始终保持在0.6s以内,重建误差较小、重建消耗时间较短,抗噪声能力强,温度场重建效果好。

基于辐射图象处理的炉膛燃烧三维温度分布检测原理及分析

采用数字化摄象装置从电站锅炉炉膛第三级燃烧空间摄取燃烧辐射圈象时，所得到的二维灰度分布图象实质上是燃烧介质的三维辐射能量通过光学成象的方式在图象传感器（如CCD靶面）二维平面上的某种累积效应，以此原理为基础，本文建立了二维辐射国象和三维辐射能量（温度）分布的数学关系式，并从比色测温法入手，从理论上解决了其中难度较大的从幅射能转换到图象灰度的定量关系问题，使得这种方法变得简单易行。最后对这种方法实施的可行性进行了分析，并讨论了改进测量精度的途径。这种方法容易推广到内燃机燃烧、航空发动机燃烧等场合的三维温度分布检测中。

寒区隧道三维温度场非线性分析

根据带相变瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程 ,应用Galerkin法推导出了三维有限元计算公式。根据一座已经建成的寒区隧道内的实测大气温度 ,利用三维有限元计算公式 ,计算分析了隧道铺设保温材料和没有铺设保温材料时的温度场。分析表明对隧道进行空间温度场分析是非常必要的 ,保温材料对于减小隧道围岩的冻融范围是有效的。从而 ,为寒区的实际工程设计提供理论依据和计算方法。

高压永磁同步电动机实心转子三维温度场分析

为了更准确地研究高压大功率永磁同步电动机的温升情况,对315 kW,6 kV永磁自起动同步电动机进行分析。以二维电磁场分析得到的损耗为热源,建立了永磁同步电动机实心转子三维温度场的物理模型和数学模型。由于转子端部的构件比较复杂,故采用反推迭代法确定端部表面散热系数。其后通过给定求解域内的基本假设和边界条件,利用三维有限元法对电机进行了温度场计算,将最终计算结果与实测值进行比较,验证其满足工程精度的要求,为以后表面散热系数的确定提供了新的理论依据。

复杂槽型铣刀片三维温度场分析及其模糊综合评价

建立了三维复杂槽型铣刀片的参数化模型,提出并建立了刀具表面受热密度函数,根据受热密度函数确定了边界条件,对铣刀片的温度场进行了有限元分析;运用模糊数学理论对铣刀片温度场进行了模糊综合评判,以确定其优劣,为铣刀片三维复杂槽型的重构提供依据。

高功率密度电机三维温度场计算及导热优化研究

短时工作制高功率密度永磁电机具有工作电密高、电枢绕组发热大、温升高的特点。对电机的三维温度场计算尤其是绕组端部温升的准确计算成为高功率密度电机设计的重要部分。该文对高功率密度电机的损耗进行了准确计算,着重分析端部绕组的电阻和铜损耗。在电机的三维温度场计算模型中对端部绕组进行了分层等效,计算和实验结果表明分层等效模型能够提高绕组温升计算的准确性。为降低高功率密度电机中电枢绕组的温升水平,对电机端部绕组进行导热优化,减小了端部绕组的传热热阻,电枢绕组的最高温升从80℃降至69℃。最后通过样机实验验证了理论计算的正确性。

寒区隧道三维温度场数值分析

根据考虑相变瞬态温度场的控制微分方程,应用Galerkin法推导出三维有限元计算公式并编制了计算程序,对一座已经建成的寒区隧道进行了算例分析。分析表明沿隧道轴向的初始温度不是均匀的,并且沿轴向也有热量传递,隧道围岩冻结深度沿轴向分布与隧道内大气平均温度沿轴向分布的规律不同,因而,对寒区隧道进行三维温度场分析是必要的。为了保持寒区隧道围岩的原始热状况,防止因冻胀和融沉而发生破坏,采用铺设合理保温材料的方法是行之有效的。从而,为寒区的实际工程设计提供理论依据和计算方法。

同步电机定子三维温度场数值模拟

为保证某同步电机定子通风系统设计合理,对其温度场进行了研究。建立了包括端部绕组、气隙、铁心段的定子通风系统三维实体模型,选取三维湍流流动和传热数学模型,并给出求解域相应的边界条件和假设条件,应用计算流体动力学软件,对控制方程进行数值模拟计算。计算得到两种额定转速时,原始结构及改进结构——减少端部上层绕组间绑扎和垫块后的定子三维温度场,并着重分析了端部绕组、压指等部件的温度分布特点。结果表明,定子的最高温度点位于端部绕组内部;减少绑扎、缩小垫块尺寸,可使端部绕组的工作温度低于对应绝缘等级耐热的极限温度。

利用火焰图像重建三维温度场的模型和实验

火焰温度场的非接触测量对于能源领域的生产和控制具有重要意义.根据摄像机光学成像模型和辐射传递原理,提出了根据火焰图像重建火焰三维温度场的模型和方法.采用代数重建技术ART对温度场控制方程进行求解.在煤粉试验炉上进行了三维温度场测试,测试结果为进一步研究温度场重建奠定了基础.

新型浸润式蒸发冷却电机定子三维温度场的研究

浸润式蒸发冷却优越于其它冷却方式,为电机定子的运行提供了安全、可靠、高效的绝缘及传热的整体大环境,其对应的温度分布状况值得深入研究。文中以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象,根据制造企业的工艺允许条件,提出一种适合于浸润式蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构,对该结构中的气、液、固三相电绝缘体系的温度场分布等问题进行了系统的理论仿真计算与模型试验,基于仿真和试验两方面的结果,对这一结构给予了可行性分析,确定了其运行时的额定负荷,为以后同类型电机的设计提供理论依据。

基于辐射图像处理的单火嘴三维温度场测量

利用辐射图像处理方法对一台单火嘴卧式试验炉开展了三维温度场测量的实验研究,并结合温度分布分析了燃烧器火焰长度、火焰直径等特征参数,与图像边缘提取算法得到的火焰外形参数一致.通过多支热电偶对温度场监测精度进行了验证,测量误差小于6%.将三维温度场测量技术应用于单燃烧器火焰监视,有助于全面了解火焰燃烧状态,指导燃烧器优化设计.

潜油电机转子三维温度场分析与计算

针对结构特殊的潜油电机工作时温度无法测量的问题,通过对其一个转子单元的部分铁心及半个扶正轴承建立三维有限元模型;利用流体力学及传热学原理,结合潜油电机特殊的油路冷却循环系统,计算了气隙中绝缘油与转子铁心表面和空心转轴中润滑油的对流换热系数;根据计算电磁场求解出的热源,结合相关系数,对其转子三维稳态温度场进行了求解,得到潜油电机转子和相关部件的温度分布,同时将本文与其他方法计算结果进行对比分析,证明计算模型和方法的准确性。

同沟敷设原油和成品油管道三维温度场的数值模拟

热油管道周围温度场是管道停输再启动及管道安全运行的基础,只有准确掌握管道周围的温度场分布,才能使管道安全运行,避免凝管事故的发生。在同沟敷设管道中,常温输送的成品油管道必将影响热原油管道的温度场,因此同沟敷设管道的温度场与单根输油管道的温度场不同。为了准确掌握同沟敷设原油和成品油管道的温度场,以国内某同沟敷设管段为研究对象,采用Gambit软件的非结构化网格技术和F1uent软件的标准-模型对同沟敷设管道的三维温度场进行数值模拟。通过与相同条件下单根原油管道的温度场比较,分析成品油管道对同沟敷设原油管道的影响。

声学CT算法重建炉内三维温度场的仿真研究

为了实现炉内温度场的实时在线监测,提出了2种声学CT算法:代数重建法(ART)和同步迭代重建法(SIRT).采用2种CT算法分别对炉膛火焰分布的单峰模型、双峰模型和四峰模型进行了温度场重建仿真实验,并对2种算法的仿真结果进行了比较,分析了2种算法的抗噪声能力.结果表明:2种算法均可用于炉膛三维温度场重建且各有优劣,对于燃烧情况复杂的电站锅炉,抗噪声能力更强的SIRT算法具有更好的稳定性.

基于有限元的舌体三维温度场数值模拟

依据生物体自然形态所进行的三维温度场建构与计算是近年来国内外生物传热研究中的焦点之一。采用血管铸型的方法获取猪舌的血管树,通过数码成像及逆向建模将其转换为计算机可识别的数字模型。以Pennes方程为基准方程,对自然形态和实际传热状态下的舌体三维温度场进行了重构计算,并获得成功。通过此方法可获取其它生物体器官三维空间的温度分布,对本研究而言,舌体三维温度场计算的成功为探索生物传热与中医舌诊的机理研究搭建了技术平台。

干式电抗器三维温度场有限元分析与温升实验

提出采用三维有限元计算干式电抗器温度场的有限元模型,并给出了一台干式电抗器的稳态温度场分析实例,给出其详细的温度场分布及热点温度。对设计的一台电抗器进行温升实验,结果表明了三维有限元法的合理性。

水轮发电机定子三维温度场数值模拟

为提高对水轮发电机定子温升计算的精确性,依据传统设计公式及流体相似理论确定径向通风沟表面散热系数,综合考虑通风系统特殊性和电机发热计算,采用Ansys11软件进行有限元分析,得出计算定子温度场的简化模型.通过加载计算所得边界条件,对灯泡贯流式水轮发电机的定子三维温度场进行数值模拟,计算出额定工况下定子温度场的稳态结果.同时采用等效热阻网络法进行计算.将两者计算出的结果与实验数据进行对比,有限元法的计算结果明显比传统方法计算结果更加精确.

基于奇异值分解的炉膛三维温度场声学重建仿真研究

为了实现炉内温度场的实时在线监测,阐述了基于声学理论的三维温度场重建原理,介绍了奇异值分解(singular value decomposition,SVD)算法。采用最小二乘法和SVD算法分别对炉膛火焰分布的几种典型模型:单峰模型、双峰模型以及四峰模型,进行了仿真重建,并对两种算法的仿真结果做了比较。仿真得到了稳定的重建结果,给出了不同温度场分布模型及其重建图像,分析了重建误差。仿真结果表明,两种算法均可用于炉膛三维温度场重建,并且具有一定的抗干扰能力,与最小二乘法相比,奇异值分解算法具有更好的稳定性。