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1、炉膛中二维温度场与辐射参数的同时重建娄春,周怀春(华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,武汉430074)摘要:辐射逆问题研究受到了广泛的关注。以炉膛为研究对象,开展了二维温度场与辐射参数同时重建的研究。用CCD接收边界辐射强度图像和辐射温度图像,提出用正则化方法从辐射温度图像中重建介质温度场,从辐射强度图像中更新辐射参数,两者交替迭代,直到收敛。模拟计算表明,在测量数据中加入标准方差为0.02,0.05的正态分布的误差后,仍可以较好地重建出介质温度场与辐射参数。图4表4参13关键词:动力机械工程;锅炉炉膛;温度场;吸收系数;散射系数;同时重建中图分类号
2、:TK31文献标识码:ASimultaneousReconstructionof22DTemperatureFieldandRadiationParameterstoMediuminaFurnaceZHOUHuai2chunLOUChun,(StateKeyLaboratoryofCoalCombustion,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Moreandmoreattentionisbeingpaidtoinverseradiationprobl
3、ems.Workonsimultaneousreconstructionof22Dtemperaturefieldsandradiationparametersinafurnacehasbeengoingon.CCDcameraswereusedtoreceiveboundaryradiationintensityandradiationtemperatureimages.Theregularizationmethodwasthenusedtoreconstructthetemperaturefieldofthemediumfromtheformer
4、andtheradiationparametersupdatedwiththehelpofthelatter.Thesetwostepsaretakenalternatelyuntilconvergence.Thesimulatingresultsindicatethatevenifdatameasurementerrorswithnormaldistributionandstandarddeviationsof0.02and0.05aretakenintoconsideration,thetemperaturefieldandtheradiatio
5、nparametersofthemediumcanstillbesatisfactorilyreconstructed.Figs4,tables4andrefs13.Keywords:powerandmechanicalengineering;boilerfurnace;temperaturefield;absorptioncoefficient;scatteringcoefficient;simultaneousreconstruction介质的辐射特性参数5,6;第三类是辐射热负荷反问辐射传递在炉膛等高温燃烧装置中起着重要的作用,对辐射传递过程的
6、研究可分为正问题研究和逆问题研究。文献1给出了辐射传递逆问题研究的详尽综述,主要包括三类问题:第一类是重建系统内介质温度分布(或辐射源项)2～4;第二类是反演7题。其中,介质的辐射参数(包括吸收系数和散射系数)对于决定辐射传热的整个过程具有举足轻重的作用,是燃烧过程数值模拟计算所必须的输入参数;在实际应用中,通过检测边界辐射信息重建燃煤锅炉内的温度场也需要预先知道炉膛内介质的辐射参数。目前,对于求解炉内燃烧介质的吸收系数和散射系数多采用基于MIE理论的实验方法8。作者所在的课题组一直致力于炉膛内二维Π三收稿日期:2005203214修订日期:2005
7、204220基金项目:国家自然科学基金(50176056),国家教育部优秀青年教师教学科研奖励计划(1999年度)作者简介:娄春(19772),男,博士研究生,主要从事电站锅炉内燃烧过程检测与分析。2,9,10维温度场的重建。对于同时重建炉膛内介质动力工程·634·第25卷m+n∑i=m+1温度和辐射参数的工作也进行了研究,文献11,12提出要引入更多的边界测量信息,并对一维系统开展了模拟研究,效果令人满意。文献13针对1个充满灰性发射、吸收(不考虑散射)介质的二维炉膛,同时重建了介质温度场、壁面吸收率以及介质吸收系数。本文以1个炉膛的横断面为研究对
8、象,假设其壁面为灰性发射、吸收、漫反射表面,空间介质为灰性发射、吸收和各向同性散射介质。用CCD(电荷耦合器
