指数宽带模型的数学回归及其应用

气体辐射特性参数的确定是求解辐射传热问题的关键,指数宽带模型能够较为准确地对其进行求解,但该方法计算过程复杂,求解速度慢,不适于在线应用.针对加热炉内的烟气成分CO2和H2O,以炉子生产时烟气和炉子内表面的温度为计算范围,通过对指数宽带模型求解结果的分析,将其在各谱带的参数回归成随温度或压力变化的函数表达式,简化了宽带模型中复杂参数的求解过程.在保证精度的前提下,提高了指数宽带模型的计算速度.

指数宽带模型的数学回归及其应用

随着技术的进步和相关检测设备的出现,解决辐射传热问题的条件也逐渐成熟.在气体辐射特性参数的确定过程中,已经存在多个数学理论模型,但在计算上较为复杂,而且求解的速度比较慢,无法满足实时的对加热炉的相关气体的谱带参数分析.指数宽带模型作为一种理论上比较成熟的解决气体辐射传热问题的计算方法,在计算个谱带的参数及回归分析上具有一定的优势.本文试就指数宽带模型的数学回归及其应用进行简要分析.

水蒸气有效带宽计算的宽带k分布模型

本文在计算吸收系数几率分布函数时引入普朗克函数加权,建立了一种新的宽带k分布模型.用该模型计算了水蒸气重要谱带的有效带宽.并与逐线计算、Edwards指数宽谱带模型和以前的一些宽带k分布模型作了比较.结果表明积分格式对结果影响不大.对2.7μm和1.87μm谱带,本文提出的宽带k分布模型和逐线计算结果吻合;对6.3μm谱带.最大相对误差大约为10%,比指数宽谱带模型和以前的宽带k分布模型更准确.

两种非灰气体辐射特性模型的研究

加热炉内的传热以非灰气体参与的辐射换热为主,准确求解炉气的辐射特性对于炉子热过程数学模型至关重要.本文考察了两种非灰气体辐射特性模型,即Edwards指数宽带模型和Leckner级数式,并应用这两种模型计算了二氧化碳和水蒸气的辐射特性.结果表明,在加热炉的工作温度和压力行程范围内,两种模型在总体上具有相当的精度,但是在实际生产过程中,却有必要根据模型的计算精度、采用的燃料不同和现场的硬件设备及其存储和耗时的要求,对二者的最优适用范围予以区分.

脉冲超宽带系统中高精度的双门限TOA估计

针对非视距脉冲超宽带(IR-UWB)定位应用中,非相干TOA(Time of Arrival)估计算法精度的不足,提出了一种基于双门限和斜率(Double-Threshold and Slope,DTS)的首达信号时间估计算法。首达路径(Direct Path,DP)经过初始估计之后,根据能量采样序列最大值与最小值的斜率,拟合出最优归一化门限表达式;再联合UWB双指数信道模型的特点对双门限检测算法加以改进,实现TOA估计。在非视距环境下仿真、比较了DTS算法与几种IR-UWB常用TOA算法的平均绝对误差(MAE)。仿真结果表明该算法在不同UWB信道和信噪比环境下均获得了优异的误差性能。

火焰组分浓度的红外光谱诊断

本文以火焰光谱辐射吸收的指数宽带计算模型为基础，推导出火焰组分浓度的红外光谱诊断的原理公式，并利用所建立的诊断系统进行了实验研究，诊断精度优于１０％。

基于掩蔽特性的噪声品质评估研究

针对宽带噪声的频谱特点和人耳听觉的掩蔽特性,提出了一种噪声掩蔽的等效原则,以及一种新的烦恼度指数的计算方法。在采用时频分析的方法,结合统计学规律,辨识出噪声中致人烦恼的频率成份之后,利用该烦恼度指数可度量各频率成份的烦恼程度,从而建立了一种噪声品质评估模型。试验研究的结果表明:基于掩蔽特性的噪声品质评估模型可以快捷而准确地识别噪声中烦恼的频率成份,并与人耳主观辨识的结果具有良好的一致性。

非灰气体吸收系数与平均射线行程的耦合求解

根据贝尔定律、指数宽带模型和平均射线行程反演的方法得出了气体辐射特性参数与平均射线行程的三种关系,并通过耦合计算的方式求得封闭体系下非灰气体的发射率、吸收系数和对部分边界的平均射线行程,从而解除了以吸收系数作为平均射线行程反演的必要条件的限制.将本文的计算结果分别与Hottel线算图的拟合公式和平均射线行程的几何求解公式结果相比较,结果表明,本文提出的方法满足工程辐射计算的精度要求,可直接应用于辐射特性参数的求解.以三元模型模拟的连续加热炉典型模型段为对象,计算了炉气对钢坯表面和炉墙内表面的发射率及对应的平均射线行程,为炉膛的辐射传热求解提供了必要条件.

辐射废锅内高温高压合成气的辐射特性

以Edwards的指数宽带模型为基准,研究了含一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的整体煤气化联合循环系统(IGCC)气化炉出口合成气在高温高压环境下的辐射特性,计算出了混合物在不同气体温度、压力、壁面温度和射线行程长度下的总吸收比和总发射率,并将低压下的值与Hottel线算图进行了对比,对比结果良好.针对一工程实际IGCC(压力3.5MPa、平均温度约1300K)辐射余热锅炉,选用了合理的辐射与对流换热模型,将指数宽带模型应用于炉内换热计算,结果显示:辐射换热是炉内主要换热方式,辐射换热可达总换热量的70%左右,炉膛出口烟温计算值与现场值符合较好.

光谱分析、光谱测量

O433.4 2000063795红外光谱技术诊断火焰温度和组分浓度的研究=Infraredspectroscopy diagnosis for flame temperatureand species concentration[刊,中]/杨振中,楚书华,李径定(浙江大学能源系.浙江,杭州(310027))//红外与毫米波学报.—1999,18(6).—479—484基于气体分子辐射吸收指数宽带模型,分析了火焰温度和组分浓度的诊断原理和计算方法,建立了红外光谱诊断系统,并进行了实验研究。结果表明诊断精度较高,从而实现了火焰温度和多种组分浓度的同步诊断。