声波法检测炉内气体速度场冷态实验研究

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1、华中科技大学博士学位论文声波法检测炉内气体速度场冷态实验研究姓名：李言钦申请学位级别：博士专业：热能工程指导教师：周怀春20060429速度场，本文开发了基于矢量层析算法的一般二维速度场重建程序。该程序在前述简化四角切圆模型的基础上进行了不同复杂程度的仿真实验，结果表明程序在一定程度上是准确和可靠的。本文最后给出了声波法测量炉内二维速度场的冷模实验研究。该实验是在一座自行设计搭建的炉膛模型台架上进行的，其尺寸为1.0m×1.0m×2.45m。实验研究了对称供风和非对称供风条件下切圆流场的声波法测量情况，分别得出了比较满意的重建结果，其计算程序

2、即为前述一般二维速度场重建程序。完成一次声波法测量需要约5秒钟时间。作为对比，对称条件速度场分别用热线风速计和CFD软件进行了测量及模拟；非对称条件下的速度场用CFD进行了模拟。对上述结果分别作了相应的定性和定量分析。结果表明，声波法测量结果与两种传统方法得到的结果能够较好地相符。不过，因为没有足够可靠并适于实验条件的测量方法，声波法测量的可靠度并没有得到充分证明，这需要进一步的工作来完成。而当前的实验结果仍然在一定程度上说明了声波法测量炉内速度场的可行性并体现了明显的先进性。声波法作为一种有前景的炉内动力场检测技术，其最终目标是很好地应用于

3、工程实践，本文在冷模实验研究的基础上还讨论了其用于热态炉内测量时的影响因素与改进设想；另外也提到了其用于测量锅炉水平烟道内烟气流速及温度沿横截面分布的可能性。关键词：炉膛;流场测量;实验;声波法;矢量层析;五孔探针;PIVIIABSTRACTTheaerodynamicfieldinfurnacesisanimportantfactordeterminingthesafeandeconomicaloperation.Butallalong,there’snoanonintrusive,real-timeandonlinetechniqueon

4、measurementoftheaerodynamicfieldinlarge-scalefurnaces.Forthepresent,generallythecoldaerodynamicfieldsaremeasuredinpowerorindustrialboilers.Inthemeasurements,theribbonsaremainlyadoptedtogetherwiththeanemometerorhot-lineanemometer.Sincethetraditionalmethodsareintrusiveandpoin

5、twise,thereneedsquitemuchexpense,neverthelesswithlongtimeandlowaccuracy.However,theacousticmethodisnonintrusiveandfull-fieldtomeasuretheaerodynamicfieldinfurnaces.Basedonthereseachofthepredecessors,thepaperamplifiedanddevelopedthetheoryonacousticvelocityfieldmeasurement.The

6、primitiveacousticmeasurementsystemandmethodhavebeendevelopedcreativelyforcoldmeasurement.Andwiththesystem,thevelocityfieldmeasurementsareperformed.Therelatedreportshaven’tbeenfoundintheworld,withonlyrelavanttheoreticresearch.Beforethediscussiononacousticmeasuringtheaerodyna

7、micfieldinfurnaces,anexperimentonthetraditionalmethodstestingiscarriedout.Themeasuredobjectionisahorizontaljetflowfieldofanewtypeburner.Bythepracticeoffive-holeprobe,PIVandsimulationwithCFDsoftware,thefaultsoftrandionaltechniquesaswellastheadvantagesareacquainted.Amongthepr

8、ecedingmethods,five-holeprobeapproachisimmediateandrelativelyeasy.Butbecauseofinsu