[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

本發明提供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，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，利用其重建待測爐膛斷面的流速分布u(x,y)；重建算法采用二維空間墨西哥帽小波函數ψ(x,y)作為重建待測爐膛斷面速度場螺旋分量勢的基函數，結合邊界條件的應用重建待測爐膛斷面的速度場。該聲波法測量爐膛內速度場的算法在確保重建準確性的前提下大大提高了聲波法測量對任意型式內流場適用性與可靠性。

技術領域

本發明涉及一種內流場測量方法，具體的說，涉及了一種小波基函數用 于爐膛斷面流場聲波法測量重建的方法。

背景技術

爐內燃燒環境極端復雜，爐膛燃燒流場的測量，至今沒有有效的手段， 傳統上僅在新鍋爐投運前或鍋爐大修后進行相應冷態空氣動力場試驗，鍋爐 在投運后燃燒流場和冷態時流場有所差異，且會隨供風條件變化而變化，傳 統測量方法缺陷明顯，不僅可靠性不高，信息量不足，而且耗費大量人力物 力。

目前，采用聲波法測量爐內燃燒介質流場重建算法中，流場矢量勢的基 函數采用經驗參數的二維高斯函數，只有位置的移動而沒有形狀(尺度)的 變化，會使重建失真，測量的精確度不足。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供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。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

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，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；

基于上述，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。

基于上述，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。

基于上述，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，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。

基于上述，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，