基于高光谱成像的火焰三维温度

发布时间：2021-02-01 01:21

　　化石燃料在今后几十年间在人类主要利用的能源中仍将占据主导地位。人类通过燃烧化石燃料,将化石燃料中的化学能转化为热能。发电、供暖、交通运输和工业使用的化学燃料是空气污染的重要来源。火焰中H₂O和CO₂能够抑制火焰中颗粒的产生,温度也会极大地影响颗粒的生成。为了提高再燃烧效率,减小污染,我们需要同时测量火焰中温度、颗粒浓度和气体浓度。本文以弥散介质和气体的辐射特性为基础,根据火焰辐射传热规律建立了一个火焰高光谱成像模型。该模型可以同时测量火焰三维温度场、颗粒浓度场和气体浓度场。同时借助高光谱成像系统,对模型进行了大量的数值重建工作和实验验证。本文首先详细介绍弥散介质辐射传递方程,再讨论基于逆向Monte Carlo方法和两步离散坐标法的三维温度场和颗粒浓度场的求解模型,这种模型相较于传统模型可以提高计算效率。为了实现对气体浓度的检测,建立高光谱成像模型,获得火焰在光谱维上的信息,在测量波长范围内包含气体吸收峰（如1870nm的水吸收峰）。根据颗粒吸收具有连续性,气体吸收具有选择性,分离出颗粒吸收和气体吸收,最终获得颗粒浓度和气体浓度。接着讨论高光... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

燃煤炉膛内的三维温度分布测量结果

图 1.1 燃煤炉膛内的三维温度分布测量结果[41]院工程热物理所的姜帆等[42-44]提出一种基于模糊免进行分类的研究方法。利用该方法，可对现场所获得别，从而判断燃烧状态是否发生变化。其同时证明了关性，可以通过火焰图像判断煤种。

民将该技术应用到工业锅炉的炉膛火焰监测中。机，不仅可以测温，同时还可以记录光线的强度图像中像素和光线辐射强度的线性方程组。利用程，得到火焰三维温度场。右，浙江大学岑可法团队[47-49]提出双色法温度检确，是目前利用火焰图像进行温度场重建的常用烧的温度范围为 800-2000K，辐射波长范围主要在普朗克辐射定律可由维恩定律代替[47]： 521, , expcE T c TT 燃烧火焰辐射能。1c 和2c 分别为第一辐射常量和绝对温度， ,T 为辐射率。


本文编号：3011933