基于均匀设计和最小二乘支持向量机的电容层析成像传感器优化设计

提出一种采用均匀设计与最小二乘支持向量机相结合的电容层析成像传感器结构参数优化方法．该方法以敏感场均匀度为设计目标，采用均匀设计安排试验，试验因素包括ECT传感器的4个重要参数即：极板张角，绝缘管道材料相对介电常数，管道壁厚，以及屏蔽罩与电容极板间的间距．运用最小二乘支持向量机对试验结果进行回归分析，并用因素轮换法进行寻优计算，从而得出优化的传感器结构参数．结果表明：经过优化的电容成像系统具有较好的成像效果．该方法试验次数少，具有较强的实用性．     

求解Stokes方程的最小二乘等几何分析方法

针对采用C0型基函数的最小二乘有限元需增加辅助独立变量的问题,提出了一种改进的方法———最小二乘等几何分析方法。采用具有高阶光滑性的非均匀有理B样条作为基函数,直接用原始变量定义最小二乘泛函,建立了求解Stokes方程的改进算法。该方法不需引入新独立变量,且网格可在数值分析中自动生成并能精确表达区域的几何形状。用所提出的方法求解了二维不可压Stokes流动,计算结果与解析解符合较好,表明该方法可用于Stokes方程的求解,提高基函数光滑性的k细化具有指数收敛速度。     

大型二极汽轮发电机定子端部绕组共振的二重点理论

为解决大型二极汽轮发电机定子端部绕组常出现的振动问题,建立了端部绕组的简化模型,采用有限元法计算了该结构的低阶模态,给出了端部绕组主振型的近似表达式;基于磁拉力的空间分布,通过振型叠加法推导出了端部绕组强迫振动响应的计算公式.研究发现,大型发电机端部绕组只有同时满足2个条件——磁拉力频率等于或接近端部绕组固有频率,主振型的周向行波数等于发电机的极数,才可能发生共振,简称为端部绕组共振的二重点理论.根据二重点理论,当额定工作转速为3 000 r/min的二极发电机定子端部绕组发生共振时,可以调整端部绕组的固有频率使其避开100 Hz,也可以选择修改端部绕组的结构使其主振型中不再出现椭圆振型.     

中间辐射体对加热炉内传热过程影响的数值模拟

针对黑体定向辐射技术节能的机理问题,以实验室规模具有中间辐射体的室状加热炉为研究对象,建立了具有中间辐射体的物理模型,以CFD商业计算软件Fluent建立平台计算黑体定向辐射条件下的气体流动、传热、燃烧的三维耦合数学模型,并根据实验结果对数学模型进行验证.研究结果表明:中间辐射体的加入改变了炉体燃烧室内的流动情况及炉墙对钢坯固体辐射的比表面积,分别从气体辐射及固体辐射角度增强了钢坯表面辐射换热强度,燃烧温度降低20K左右,钢坯加热速度提升16.7%,钢坯表面最高温度提升40K.加热效率的提升带来了更好的节能效果.     

双氙灯光源积分球日照计校准系统

为解决旋转热释电日照计(RPSDR)室外校准易受环境影响、重复性差、效率低等问题,提出了一种以双氙灯光源积分球系统校准RPSDR的室内校准方法。根据RPSDR的组成、结构和测量原理,利用太阳模拟、积分球环境模拟等技术,设计了以氙灯太阳模拟器输出直接辐射、以穹顶氙灯模拟散射辐射的双光源积分球日照计校准系统,提出了积分球结构参数,分析了氙灯光源的辐照度分布和光谱修正,建立了在室内进行日照阈值校准、在室外进行日照时数验证的综合性RPSDR校准方法。经测试,校准系统的有效辐照面内的辐照度均匀性含中心点时为2.5%,不含中心点时为1.6%,有效辐照面内每小时的阈值点辐照度稳定性为0.68%,光源匹配AM1.5 A级太阳光谱能量分布;对一台RPSDR进行室内阈值校准和室外日照时数比对实验,结果验证了经系统校准后的RPSDR测量的日照时数与直接辐射表测量的日照时数参考值的相对误差不超过1%,绝对误差不超过0.26 h,满足气象行业日照时数的观测要求。     

等几何分析的多重网格共轭梯度法

提高NURBS基函数阶数可以提高等几何分析的精度,同时也会降低多重网格迭代收敛速度.将共轭梯度法与多重网格方法相结合,提出了一种提高收敛速度的方法,该方法用共轭梯度法作为基础迭代算法,用多重网格进行预处理.对Poisson(泊松)方程分别用多重网格方法和多重网格共轭梯度法进行了求解,计算结果表明:等几何分析中采用高阶NURBS基函数处理三维问题时,多重网格共轭梯度法比多重网格法的收敛速度更快.     

具有一个太阳常量的高准直太阳模拟器光学系统设计

为解决现有太阳模拟器无法同时模拟真实太阳张角和真实辐照度(一个太阳常量)的难题,设计了一种新型太阳模拟器光学系统,阐述了光学系统中聚光镜的设计、光学积分器的优化技术及投影镜组的离焦对辐照不均匀度的影响.利用Zemax软件,以序列与非序列功能相结合的方式对积分器的光学参量进行优化,并设计了视场光阑和准直物镜系统.利用LightTools软件对光学系统进行仿真,结果表明:设计的太阳模拟器可以实现32′的真实太阳张角模拟,且辐照度达到一个太阳常量.同时,辐照面小于Φ100mm时,不均匀度优于±1.6%;辐照面在Φ(100~300)mm时,不均匀度优于±3.8%.     

旋风分离器料腿中颗粒浓度及切向速度的电容层析成像测量

旋风分离器是循环流化床锅炉的主要组成部分,其分离效率是影响整个锅炉的重要因素之一．采用电容层析成像技术（ECT）,对旋风分离器料腿中的颗粒体积浓度进行测量;并通过同层传感器相邻电极之间的相关计算得出切向旋转速度．通过对截面浓度分布、电容信号的波动特性及其概率密度和频率特性的分析证明了这种测试方法的可行性及可靠性．