火焰烟黑三维温度场和浓度场同时重建实验研究

利用电荷耦合器件摄像机采用烟黑温度场和浓度场同时重建模型对自由火焰烟黑的三维温度场和浓度场进行了同时重建实验研究,所利用的重建模型是基于区域重建的方法.将重建的烟黑温度场和浓度场与文献结果进行了对比,而且还将重建温度场与热电偶所测量的温度场进行了对比.结果表明,重建的烟黑温度场和浓度场与文献结果趋势相一致,重建温度值与热电偶测量值符合较好.因此,同时重建模型可以较好地重建出火焰烟黑的三维温度场和浓度场. 关键词： 火焰烟黑 温度场 浓度场 三维同时重建     

发射CT法测量层流乙烯扩散火焰中温度与烟黑浓度分布的实验研究

对于非均匀吸收、发射、无散射的轴对称含烟黑火焰对象,常规双色法不再适用。本文基于烟黑辐射特性,利用烟黑单色辐射强度图像信息采用CT算法同时重建含烟黑火焰温度与烟黑浓度分布,对层流乙烯扩散火焰的温度与烟黑容积份额进行测量,得到了较好的结果。     

测量层流扩散火焰温度与烟黑浓度分布的实验研究

本文提出了一种通过线性规划中的内点法(仿射变换法)来计算烟黑浓度和温度分布的模型.根据烟黑辐射特性,利用火焰单色辐射强度图像信息采用此模型同时重建轴对称含烟黑火焰的温度与烟黑浓度分布,对层流乙烯扩散火焰的温度与烟黑浓度进行测量,得到了较好的结果.     

SPSO同时反演乙烯火焰温度和碳黑浓度的实验研究

本文用一台测量范围为500～1100nm的便携式光谱仪对乙烯火焰30mm和50mm两个高度进行扫描,通过黑体炉标定对测量值进行修正得到单色辐射强度,进一步采用随机微粒群算法(SPSO)同时重建出火焰在这两个高度处的温度和碳黑浓度分布.与Abel逆变换以及Tikhonov正则化算法的对比,表明了SPSO方法在同时重建轴对...     

非对称碳氢扩散火焰内烟黑浓度与温度联合重建模型研究

基于烟黑热辐射传递过程,提出了非对称碳氢扩散火焰断面内烟黑浓度和温度分布的联合层析重建模型.应用最小二乘QR矩阵分解算法模拟分析了传感器数量和布置方式对重建结果的影响以及模型的抗噪能力.计算结果表明,当4个320像素线阵电荷耦合辐射投影传感器(CCD)成非正对布置时,浓度场重建结果最大误差小于2.5%,温度场重建结果最大误差小于0.2%.此外CCD正对布置将导致重建误差向中心聚集.从对含噪声数据的重建结果看,应用联合层析重建模型,辐射能传感器的信噪比不应低于60dB. 关键词： 非对称火焰 层析重建 最小二乘QR矩阵分解算法 联合重建     

基于激光吸收光谱技术的燃烧场气体温度和浓度二维分布重建研究

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术和代数迭代算法（ART）实现燃烧场温度和浓度二维分布重建．采用时分复用技术,在1kHz扫描频率下分别扫描H2O的两条吸收谱线,7205．25和7416．05cm^-1,对温度分布在300-1100K范围内的气体温度场进行了重建．研究了投影角度和投影光线数目对温度场和浓度场重建结果的影响,并将温度场重建结果与热电偶测量结果进行比较,结果表明,采用四个投影方向时,温度场重建结果与热电偶测量结果除中心低温区域外基本符合．当光线数目减少时,通过在两条光线间增加虚拟光线,代入到迭代算法中,增加光线数目,提高了温度场和浓度场的重建效果．但此方法受到燃烧场温度梯度大小的影响,即在两条光线之间气体温度梯度较大,增加虚拟光线提高温度场重建效果不明显．     

基于代数迭代算法的燃烧火焰温度场和气体浓度场重建研究

基于TDLAS(tunable diode laser absorption spectroscopy)技术,以水汽作为目标气体,采用直接吸收的测量方式,探测了甲烷空气预混平焰炉燃烧区域水汽的吸收光谱信号,通过ART(algebraic reconstruction technique)代数迭代算法对燃烧场温度和水汽浓度分布进行了模拟重建和实验研究,模拟重建采取5×5共25个网格的正方形重建区域,假定25个网格的一个温度浓度二维分布,模拟28条激光束从不同的角度方位穿越重建区域,得到模拟射线下的投影值,经ART算法重建,结果显示温度场和水汽浓度场的重建偏差均在1%以内。实验采用分布反馈式激光器作为光源,选取H₂O的7 153.722,7 153.748和7 154.354 cm-1三条吸收线作为测温谱线,其中前两条线不区分作为一条吸收线来处理。使用平移台多方位平行扫描,共获取30路光谱吸收信号,经数据处理、算法重建和双线比值法测温原理得到了圆形平焰炉16个不同区域的温度浓度值,且炉面偏向中心区域温度浓度值较高,边缘较小,结果表明代数迭代算法能够很好地实现燃烧区域温度场和水汽浓度场的反演。     

基于阻尼LSQR-LMBC的火焰三维温度场重建

光场相机可以解决辐射测温多相机系统光路复杂、同步触发难等问题,在辐射成像三维温度重建时有其独特优势. LSQR是求解基于大型稀疏矩阵最小二乘问题的经典算法,该算法用于重建三维温度场时对温度初值依赖较大,在信噪比较低的情况下重建精度不理想.本文提出阻尼LSQR-LMBC重建算法,通过在LSQR方法中添加阻尼正则化项,提高火焰三维温度场重建的抗噪性能,并结合LMBC算法,实现吸收系数和三维温度场同时求解.在数值模拟部分,随着信噪比逐渐降低,阻尼LSQR的重建效果比LSQR更加稳定,在信噪比达到13.86 d B时,重建精度大约提高30%.阻尼LSQR-LMBC的平均重建误差为6.63%.用丁烷火焰进行了实验,重建的丁烷火焰三维温度场分布符合辐射火焰燃烧的特征,和热电偶的测温数据结果进行对比,相对误差在6.8%左右.     

蜡烛火焰三维温度场重建实验研究

本文在实验室中以蜡烛火焰为研究对象,研究采用辐射图像处理技术重建蜡烛三维温度场。并采用细丝热电偶实测火焰局部温度,对蜡烛火焰三维温度场可视化的结果进行了比较。结果表明,火焰高温区的重建温度是合理的,此方法能够很好地重建单峰、双峰三维温度分布。进一步证实了基于火焰图像处理技术实现三维温度场可视化的可行性。     

基于改进模拟退火算法的非均匀燃烧场分布重建

本文研究了选取不同谱线组合对非均匀燃烧场分布重建精度的影响,并针对传统模拟退火算法收敛速度慢、运行效率不高的问题,提出了一种改进的模拟退火算法(ISA算法)用于燃烧流场的场分布重建.通过改变算法的模型扰动及退火方式,大大提高了算法的运行效率.数值仿真模拟结果显示,纳入更多的谱线有助于提高燃烧场重建的精度和降低重建对噪声的敏感性.相较于传统模拟退火算法,改进模拟退火算法在精度一致的前提下,将运行效率提升了近40倍.利用改进模拟退火算法在实验室平焰炉上重建了两种不同燃烧状态,重建分布与原始分布基本一致.通过数值仿真与实际实验,验证了该方法的有效性,对高光谱重建燃烧流场的温度浓度分布具有一定的指导意义.     

热电偶沉积法测量乙烯非预混火焰的试验研究

烟黑容积份额的测量是研究烟黑生成的反应机理的额的薪方法.本文详细描述了采用热电偶沉积法测量烟黑容积份额的理论基础和数据处理过程,并将此方法应用于层流乙烯非预混火焰的测量中.测量结果表明,该火焰中烟黑容积份额的分布同火焰结构和火焰温度都有关.     

等离子体辅助同时催化去除柴油机NOx和碳烟的试验研究

采用程序升温反应(TPR)技术,对比研究了复合金属氧化物催化剂La0.8K0.2MnO3,La0.9K0.1CoO3和Cu0.9K0.1Fe2O4同时催化去除柴油机NOx和碳烟(soot)的反应。研究结果表明, La0.8K0.2MnO3催化剂具有显著的同时催化去除NOx-soot催化反应特性,其降低碳烟的燃烧温度活性最强,而选择还原NOx为N2的效率居中。借助等离子体技术辅助La0.8K0.2MnO3,进一步研究了NOx-soot同时催化去除的有效性。结果证明,由于等离子体的作用, 提高了La0.8K0.2MnO3同时催化去除NOx-soot的催化反应活性,降低了碳烟燃烧温度,使碳烟起燃温度从300℃降到280℃,最大燃烧点温度从357℃降到335℃,燃尽温度从425℃降到380℃,也提高了:NOx转化为N2的效率。     

应用Coriolis流量计测量油水两相流质量流量和含水率

本文利用Coriolis质量流量计对水平管内的油水两相流的质量流量和混合物真实密度进行了实验测量,研究发现,在含水率10％-90％的范围内,Coriolis质量流量计能精确地测量油水两相流的质量流量的,相对误差在±0.5％以内;根据油水混合物的真实密度值也能较精确地确定其含水率,计算式的误差小于3％。实验管道内径为25 mm,流量1-4.2 m3/h。     

热物理激光测量中的三维温度场重构方法

针对热物理激光测量中的三维温度场重构问题，进行了几种算法的讨论．对双高斯函数形式的温度分布进行了重构计算，对重构算法进行了检验，对实验过程中可能出现的误差进行了模拟，讨论了它们对重构结果的影响．     

中温脱硫过程同时脱除痕量硒元素的试验研究

硒是燃煤过程排放的有毒痕量元素之一,硒在烟气中的存在形式为SeO2。在700℃左右中温范围,氧化钙(CaO)能够通过化学吸附作用脱除SeO2。本研究目的是探索在中温范围CaO脱除SO2过程中同时脱除痕量SeO2的规律。研究方法是利用热重分析仪(TGA)进行吸附反应试验,通过CaO样品重量变化确定反应速率。CaO吸附SeO2的效果在300-700℃没有明显的差别,超过740℃吸附效果明显降低,确定出CaO同时脱硫脱硒的最佳温度范围为700-740℃。脱硫形成的产物层作为单独的因素不会影响CaO吸附SeO2的效果,并且脱硫产物层的存在能抑制被吸附的硒发生解析。     

光学CT图象重建的数值模拟研究─Kosenbrock坐标轮换法

时间分辨光学 ＣＴ技术因其对生物组织体的无损性，在生物成象领域引起了广泛的兴趣和研究，已提出许多方案，意在克服由于生物组织体中的多光散射效应所造成的成象障碍．本文简述了基于扩散方程近似的光学ＣＴ正向问题有限元解法，提出采用直接搜索优化算法一Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ坐标轮换法求解时间分辨光学 ＣＴ中的图象重建问题，给出了基于积分光强和光子平均飞行时间及其加权组合的二维图象重建问题的数值模拟结果，证实了该方法的可行性．