目前在電站燃煤鍋爐中,主要通過汽水側(cè)工質(zhì)參數(shù)的反饋來獲取爐內(nèi)參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)對相關(guān)熱工參量的控制,但從煤粉進(jìn)入爐膛到汽水側(cè)工質(zhì)參數(shù)發(fā)生變化是一個大延遲、大慣性的滯后過程。已知水平煙道煙氣溫度和流速可以反映各主要換熱面的運(yùn)行工況,是實(shí)現(xiàn)反饋環(huán)節(jié)優(yōu)化的重要參數(shù)。聲學(xué)法作為一種新型的非接觸式測量方法,能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐煙道的煙氣溫度和流速的實(shí)時監(jiān)測。本文以聲學(xué)測量原理為基礎(chǔ),對電站鍋爐煙道內(nèi)的溫度場及流場進(jìn)行測量,并搭建模擬煙道聲學(xué)測量系統(tǒng)試驗(yàn)平臺,通過實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了系統(tǒng)在測量介質(zhì)流速方面的可行性。論文的主要研究內(nèi)容包括:1.針對電站鍋爐煙道內(nèi)溫度場與流場耦合的實(shí)際情況,以及煙道多物理場聲學(xué)仿真的要求,分別建立溫度場、流場和聲場數(shù)學(xué)模型,提出利用有限元軟件Comsol Multiphysics求解溫度場和流場的聲學(xué)模型,在溫度場、流場單獨(dú)存在及耦合條件下對聲波傳播特性進(jìn)行仿真研究,并對仿真結(jié)果進(jìn)行定量分析。2.對于煙道內(nèi)三維溫度場/流場的聲學(xué)測量,建立模型溫度場和流場分布函數(shù),基于聲波傳感器的布置方式,利用最小二乘法實(shí)現(xiàn)煙道溫度場及流場的測量研究。將重建后的溫度場及流場分布與相應(yīng)模型進(jìn)行比較和誤差分析,驗(yàn)證算法的有效性。3.設(shè)計(jì)并搭建模擬煙道聲學(xué)測量系統(tǒng)試驗(yàn)平臺,在不同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行冷態(tài)和熱態(tài)的聲學(xué)測量實(shí)驗(yàn)。著重對煙道內(nèi)氣體流速進(jìn)行聲學(xué)測量,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)平臺在應(yīng)用聲學(xué)法測量介質(zhì)流速方面的可行性,為實(shí)際煙道流場分布的測量提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM621.2
【部分圖文】：

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文型波傳播特性的溫度場模型主要有單峰對稱（或偏斜）模型，火山口（或偏斜）模型，四峰對稱（或偏斜）模型，以及三維球?qū)ΨQ模雜，煙道內(nèi)部的溫度場復(fù)雜，存在煙溫偏差且溫度場梯度較大，擇模型時考慮到第四章中模擬煙道所在實(shí)驗(yàn)室溫度條件，則溫度場時結(jié)合溫度場分布的特點(diǎn)，選擇單峰對稱模型溫度場來研究溫度型溫度場函數(shù)如式（2.11）所示。2 22)1(150( , )(-125 125 , -125 12283.5 )15 60x yT x yx mm yemm 為坐標(biāo)( x , y )處的溫度，K 。該模型的最高溫度為 343.15 ，溫溫度場圖像如圖 2-5 所示，可以發(fā)現(xiàn)溫度場分布呈單峰對稱型。

圖 2-6 寬單峰模型流場分布搭建的模擬煙道聲學(xué)測量試驗(yàn)平臺系統(tǒng)經(jīng)過聲源信號選擇的調(diào) 的正弦信號。眾所周知，聲波波長 與聲波頻率f 及聲波傳播示。cf 條件下，空氣中聲波傳播速度約為 340 m /s ，由式（2.1）可知該 3.46mm ，與本文研究的矩形煙道尺寸相比較小，且隨著溫度樣聲波頻率條件下的聲波波長更小。早應(yīng)用到聲學(xué)領(lǐng)域用來進(jìn)行聲場建模的理論方法之一，在物理播，在滿足波長遠(yuǎn)小于模型尺寸時，射線聲學(xué)將聲波傳播看作的傳播，聲線途徑的距離代表波的傳播路徑，到達(dá)目標(biāo)經(jīng)歷的

學(xué)仿真理論分析可知，在本文研究的煙道模型中，聲波波長與模型幾為聲場模型，Comsol 中幾何聲學(xué)模塊的“射線聲學(xué)（rac）”可實(shí)現(xiàn)多物理場耦合條件下的建模與仿真求解，因此本文將場的聲學(xué)建模，通過聲學(xué)射線的軌跡結(jié)合聲波傳播路徑和傳播的影響。音傳播的方程源自流體流動的控制方程，即用連續(xù)性方程描述程的動量守恒方程及能量守恒方程，以及描述熱力學(xué)變量的體無損耗且絕熱，忽略粘性效應(yīng)。型是聲波在煙道溫度場及流場中的傳播特性，選取如圖 2-4 所示l 中繪制并定義幾何模型，單位設(shè)置為 mm，單層傳感器布置號 1 的傳感器坐標(biāo)（125，60），如圖 2-7 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2831991