声学法测量炉膛温度场的重建算法研究

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1、隶韵大·譬硕士学位论文万方数据声学法测量炉膛温度场的重建算法研究万方数据StudyofAcousticTemperatureFieldReconstmctionA190rithminBoilersADissertationSubmittedtoSoutheastUniVersityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYangW-eiSupervisedbVSU『I)elVlSedbVProfZhuXiao—liangDepanmentofEne玛yandEnVir

2、onmentSoutheastUniVers时May2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我-同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：盎鱼亟至日期：丝!竺!!：瑾东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图二B

3、馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。～签名狃翩签缒l＼日期．纠。·谚万方数据摘要在大型火电燃煤机组中，有效测得的炉膛温度场可直接反映炉内热负荷的分布，对锅炉运行调整有着重要的指导意义。声学法温度场测量技术通过测得声波沿多条路径的飞行时间值

4、，利用温度与声速的物理关系重建出二维、三维温度分布，是实现炉膛温度场正确测量的有效途径之一‘。其中，温度场重建算法直接影响测量的最终结果，也是当前热工测量领域的一个研究热点。论文采用径向耩函数将温度分布描述为离散函数形式，利用其与声波飞行时问及相应路径的li}{分关系，将温度场重建过程归纳为线性方程组的求解问题。针对求解过程的不适定性(即病态性)，采用阻尼LSOR迭代正则化法，将原方程组和若干个阻尼方程联立形成新的方程组，降低了原方程组的不适定性，提高了解的稳定性。并以Hilben矩阵为算例验证了算法的可行性。为

5、进一步验证算法的反演正确·№以截而为l5Ⅲ×l5肌的二维单峰、双峰温度模型为仿真对象，采用数值计算的方法得到声波飞行时间的准确值。在性噪比为50dB、40dB、30dB的噪声条件下，分别采用阻尼LSQR迭代、Tjl(110noV、TSvD三种正则化方法对二维温度场进行重建，得到36幅反演图形。比较分析重构的温度场立体图、等温线图和最大相对误差、相对平均误差、均方根误差j种统计量，结果均表明，阻尼LSQR迭代正则化法的二维温度场重建效果优于其他两种正则化方法，可满足重构二维温度场的要求。在二维的基础上，对区域为10

6、m×10埘×10研的两种三维温度模型进行重建仿真，得到18幅反演图形，比较分析同样得出阻尼LSQR迭代正则化法重建精度较高，基本满足重构三维温度场的要求。在上述研究成果的基础上，采用vC++与Matlab混合编程的方式对温度场重建软件进行了初步设计，通过vC++对声波飞行时间测量数据进行计算和处理得到重建结果，并调用Manab对处理结果进行图形显示从而实现温度场的重建。关键词：温度场；测量：声波；重建算法；正则化；阻尼万方数据AbstractInla唱ecoal—firedpower如maces，itisVe叮i

7、mportantanduse如ltorealizetheVisualizationofthe向macetemperaturefielddismrbutionforsafeoperation．Basedontherelationshipbe撕eentemperatureandthesoundspeed，acousticthe肿ometrytechnologycanreconstmctthetemperatllrefieldwitllthemeasuredsOundnight-timedatas．Thereconst

8、nlctionalgorithmisthekeytothetechnologyanditisalsooneofthefocusinthe6eldofthemalmeasurementUsillgradialbasis如nction，wedescribethetemperaturedistributionasdiscretefunctionfo咖andtranslateth