基于迭代算法的炉膛三维温度场声学重建.pdf

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1、第42卷第1期华北电力大学学报Vo1．42．No．12015年1月JournalofNoahChinaElectricPowerUniversityJan．，2015doi：10．3969／j．ISSN．1007—2691．2015．01．12基于迭代算法的炉膛三维温度场声学重建安连锁，王然，沈国清，张世平(华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心，北京102206)摘要：针对电站锅炉炉内三维温度场重建问题，基于声学理论构建了数学模型。求解大型病态矩阵方程是重建问题的关键，一般的求解方法无法得到满意的结果。采用CGLS(ConjugateGradientLeastSquares)算

2、法和LSQR(LeastSquaresQR—Decomposition)算法对三维温度场重建中的病态矩阵方程进行求解，对炉膛火焰分布的几种典型模型进行了仿真重建。重建结果表明，2种迭代算法都能解决三维温度场重建问题，与CGLS算法相比，LSQR算法具有更好的数值稳定性和更强的抗噪声能力，适用于燃烧情况复杂的大型电站锅炉温度场重建。关键词：声学测温；数值模拟；迭代算法；三维温度场；热力学中图分类号：TK31文献标识码：A文章编号：1007—2691(2015)01—0069—05ResearchonReconstructionofThree-dimensionalTemperatur

3、eFieldinFurnacebyAcousticsBasedonIterativeAlgorithmsANLiansuo，WANGRan，SHENGuoqing，ZHANGShiping(NationalThermalPowerEngineeringandTechnologyResearchCenter，NoahChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Inordertosolvereconstructionproblemofthree—dimensionaltemperaturefieldinfurnac

4、eofpowerplantboiler，amathematicalmodelwasconstructedbasedonacoustictheory．Theproblemofsolvingalargeill-posedmatrixequationiskeytothereconstructionproblem，andgeneralmethodscannotobtainsarisfyingsolutions．Thematrixe—quationwassolvedbyCGLS(ConjugateGradientLeastSquares)algorithmandLSQR(LeastSquar

5、esQR-Decomposi—tion)algorithm．Threetypicaltemperaturefieldmodelsweresimulated．Simulationresultsindicatethatthesetwoitera—tivealgorithmsareabletosolvethree—dimensionaltemperaturefieldreconstructionproblem．ComparedwithCGLSalgo—rithm，LSQRalgorithmhasbetternumericalstabilityandbetteranti'noiseabil

6、ity．LSQRalgorithmissuitableforrecon—structionprobleminlarge—scalepowerplantwithcomplicatedcombustion．Keywords：acousticpyrometry；numericalsimulation；algorithm；three·dimensionaltemperaturefield；thermody—namics究炉内的燃烧过程具有重要的意义，温度场的瞬0引言态变化直接反映了炉内燃烧的变化。由于电站燃大型电站锅炉炉内温度场的测量对于研煤锅炉尺寸大，工作环境恶劣，炉内燃烧火焰温度高，传

7、统的接触式测温法和一些需要使用精密仪器的测温方法很难在现场使用，并且很难得到炉收稿日期：2014-06-03．内三维火焰温度场。近年来，声学测温的方法基金项目：国家自然科学基金面上项目(11274111)；煤的清洁转化与高效利用创新引智基地111计划(B12034)；得到了广泛的重视与发展。利用声学法进行北京高等学校青年英才计划项目(YETP0700)；中央三维温度场的重建，进一步得到沿炉膛高度方向高校基本科研业务费专项资金资助项目的温度分布，对于调整燃烧器摆角、分配