[發明專利]小波基函數用于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法

在審

• 申請號: 201910176263.0
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109932420A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 李言欽;王彥文
• 申請（專利權）人: 李言欽
• 主分類號: G01N29/024
• 分類號: G01N29/024
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司 41128
• 代理人: 蘇志洋;范禮龍

1.一種小波基函數用于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法，包括以下步驟：在爐膛穩定段或感興趣的區段選取一橫斷面，在其周圍壁面設置若干個聲波傳感器，若干個聲波傳感器間形成了交叉分布的多條有效聲波路徑，其中每對聲波傳感器間只計為一條有效聲波路徑；

分別測量每條有效聲波路徑上相反兩方向的聲波傳播時間，將其代入下式重建待測爐膛斷面的流速分布u(x,y)；

其中，L_i為第i條有效聲波路徑，Δτ_i為第i條有效聲波路徑上兩個相反方向傳播時間τ_i和τ_i^-的聲波傳播時間，N為有效聲波路徑條數，c為測量介質物性條件下聲波傳播速度，為聲路徑方向矢量，為重建流速的中間變量；

采用二維空間小波函數作為重建待測爐膛斷面速度場螺旋分量勢的基函數，重建待測爐膛斷面的速度場。

2.根據權利要求1所述的小波基函數用于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法，其特征在于：所述二維空間小波函數為二維空間墨西哥帽小波函數ψ(x,y)；

其中σ代表小波尺度因子。

3.根據權利要求1或2所述的小波基函數用于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法，其特征在于：采用基函數序列展開法進行速度場重建，通過重建基函數序列的系數組可得到待測速度場螺旋分量部分，基于此由封閉邊界所符合的Neumann邊界條件計算得到速度場發散分量，兩者相加即得到連續的待測爐膛斷面的速度場。

4.根據權利要求3所述的小波基函數用于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法，其特征在于：基于待測爐膛斷面的尺寸確定一組小波尺度因子，并采用遍歷計算的方式求解最優的小波尺度因子，進一步重建出待測爐膛斷面的速度場，對于爐內切圓速度場，小波尺度因子σ范圍為：0.1a～0.4a，每隔0.01a～0.05a取一個值，其中，a為待測爐膛斷面長邊的一半。

5.根據權利要求4所述的小波基函數用于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法，其特征在于：遍歷計算的方式求解最優的小波尺度因子包括步驟：

基于聲波測量得到待測爐膛斷面速度場重建矩陣的基本正則化因子λ，

其中，聲波沿J條有效聲路徑傳播的投影方程組為Aa＝g，數組α為小波基序列的待定系數組，元素為I個，A為J×I系數矩陣，數組g為測量時間數據，g的每個元素等于相應聲路徑上相反兩方向聲波傳播時間之差的一半；B矩陣A的廣義逆矩陣，R為正則化矩陣，此處取為單位矩陣；

對于每一個小波尺度因子σ在一定范圍內取一組均勻分布的數，分別作為前述基本正則化因子的乘數，得到一組變化的正則化因子，對其遍歷循環求解，得到一組相應的速度場，所述乘數的范圍取為100～100000，步長為10～100；

取下式為判斷指標：

M為待測爐膛斷面內全部離散單元中當前正則化因子重建得到的速度值與前一正則化因子所得速度值之差為負的個數，v為用當前正則化因子重建的速度場均值，z＝1/5～1/3為經驗指數；

采用循環迭代的方式對最優正則化因子進行求解，取所述判斷指標最大值的正則化因子為最優正則化因子，在所有小波尺度因子σ中取所述指標值最大值對應的小波尺度因子σ為最優的小波尺度因子，最終重建出待測爐膛燃燒流體的速度場。

6.根據權利要求5所述的小波基函數用于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法，其特征在于：規定采用遍歷計算的方式遍歷得到所述判斷指標的最大值后，繼續進行6～10次迭代未出現新的最大值即跳出循環。

7.根據權利要求1或2所述的小波基函數用于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法，其特征在于：所述二維空間小波函數的重建算法基于計算機C語言編寫。

8.根據權利要求1或2所述的小波基函數用于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法，其特征在于：所選取的橫斷面與爐膛軸呈直角或近似直角相交。