基于CFD和数据降维算法的四角切圆锅炉温度场重建

发布时间：2021-07-31 01:56

　　锅炉作为能源的主要消耗者,具有重要的研究意义。计算流体力学（CFD）在锅炉数值模拟中得到广泛应用,实际情况下,需要大量CFD数据才能得到锅炉温度场分布图,耗时长。而现如今风电、光伏的并网给电力系统稳定性造成了冲击,因此快速预测锅炉温度场分布,有利于调整锅炉运行,实现调频调峰的作用,保证电网稳定运行。本文的创新点在于提出了一种基于CFD数值模拟和数据降维算法的快速重建四角切圆锅炉火焰温度场分布的方法,以实现锅炉温度场的预测。本文分为数值模拟和实验研究两部分,利用CFD软件,模拟四角切圆锅炉在不同工况下的温度场分布,得到温度场数据库,通过数据降维算法,提取POD正交基,基于少量热电偶测量值对火焰温度场进行重构,将模拟结果和重构结果对比分析,证明了该重构模型的准确性。本文进行了误差分析,随着POD基个数的增加,模型的重构准确性先增加后降低,随后保持不变;随着采样率的增加,重构准确性增加,到达一定值后不再变化;测量位置、噪声等级对重构结果影响很小。仿真研究和实验结果显示,本方法能够应用于重建四角切圆锅炉温度场,相比于传统的仿真重建,有效地提高了重建速度,实现温度场的快速重构,为锅炉温度场重建提... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 数值模拟和数据降维算法的发展概况
        1.2.1 锅炉数值模拟研究现状与发展分析
        1.2.2 POD降维算法的研究现状与发展分析
    1.3 本课题研究内容
    1.4 论文章节安排
第2章 本征正交分解(POD)降维算法原理
    2.1 POD降维算法简介
    2.2 POD经典算法—SNAPSHOT
    2.3 POD重构算法—GAPPY
    2.4 本章小结
第3章 四角切圆锅炉温度场数值模拟研究
    3.1 数值模拟工具介绍
    3.2 基本数学模型介绍
        3.2.1 基本的守恒定律
        3.2.2 湍流模型
        3.2.3 辐射模型
        3.2.4 燃烧模型
    3.3 数值仿真模型的建立
        3.3.1 几何模型
        3.3.2 求解模型
        3.3.3 边界条件的确定
    3.4 本章小结
第4章 CFD模拟和POD算法重构结果分析
    4.1 重构结果
    4.2 误差分析
        4.2.1 POD基个数对重构的影响
        4.2.2 采样率对重构的影响
        4.2.3 测量位置对重构的影响
        4.2.4 噪声水平对重构的影响
    4.3 本章小结
第5章 实验分析
    5.1 四角切圆锅炉火焰温度场重建实验台
        5.1.1 实验台介绍
        5.1.2 实验台组成
        5.1.3 实验步骤与注意事项
    5.2 基于实验的重构结果
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 研究成果总结
    6.2 研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3312538