【摘要】：火電廠空冷系統(tǒng)是一類復(fù)雜的偏微分方程系統(tǒng),通常采用實驗或者數(shù)值模擬來研究其流動和傳熱特性。但是由于系統(tǒng)模型本身復(fù)雜的耦合特性和高維的自由度,上述兩種方法都需要大量的實驗資源和計算時間,無法應(yīng)用于現(xiàn)實系統(tǒng)的預(yù)測和控制。因此,建立一種能夠保證足夠精度的,具有快速計算特性的空冷系統(tǒng)低階外推模型具有重要的應(yīng)用價值。本征正交分解(Proper OrthogonalDecomposition,POD)是一種旨在提取數(shù)據(jù)主要特征的多變量統(tǒng)計方法,廣泛應(yīng)用于偏微分方程系統(tǒng)的模型降階。本文針對空冷系統(tǒng)有關(guān)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行降階處理,建立基于POD方法的有限差分降階外推模型。首先對二維Rayleigh-Benard熱對流模型建立基于POD方法的二維Rayleigh-Benard模型的有限差分降階模,通過算例分析驗證了降階方法的快速性。其次針對實際電廠600MW空冷系統(tǒng)中的空冷單元,建立了基于N-S方程的流動模型,采用有限差分法進(jìn)行離散,結(jié)合交錯網(wǎng)格和泊松方程,求解初始時刻的速度場。提取樣本數(shù)據(jù)構(gòu)成瞬像集合,依據(jù)奇異值分解技術(shù)和本征正交分解原理,獲取POD基,并以此為基礎(chǔ),建立了二維空冷單元的降階外推模型。在給定初邊值條件下,對降階前后計算模型進(jìn)行數(shù)值分析比較,結(jié)果表明降階后的計算模型計算時間短,結(jié)果誤差小,驗證了降階模型的高效性。同時,對不同工況下數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)計算時間與工況無關(guān),這是因為對于偏微分方程組數(shù)值計算而言,改變工況只是改變了計算的初邊值條件,對計算過程中內(nèi)部迭代求解并無影響,更加突出了降階模型的靈活性。本文基于POD方法建立的空冷單元降階外推模型,提高了計算效率,節(jié)省了計算時間,且能夠保證計算精度,為后續(xù)空冷系統(tǒng)的流場分析提供了可靠的依據(jù),具有廣泛的應(yīng)用前景和實用價值。
【圖文】：

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本文編號：2672808