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炉膛三维温度场重建中Tikhonov正则化和截断奇异值分解算法比较

谢正超 王飞 严建华 岑可法

炉膛三维温度场重建中Tikhonov正则化和截断奇异值分解算法比较

谢正超, 王飞, 严建华, 岑可法
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  • 在煤粉锅炉诊断中火焰辐射能图像扮演着越来越重要的角色, 通过电荷耦合器件(CCD)获得的辐射能图像可以重建出炉内火焰三维温度场, CCD 用于获取视场角内的辐射能图像. 温度场重建的矩阵方程是一个严重病态的方程, 本文使用两种算法(Tikhonov正则化算法和截断奇异值分解(TSVD)算法)来重建温度场. 应用广义交叉检验算法来选取正确的正则化参数. 数值模拟的环境为一个10 m×10 m×10 m的三维炉膛, 系统被划分为10×10×10的1000个网格, 每个网格单元都是边长为1 m的立方体. 在正问题求解所得到的CCD接受信号基础上加上不同随机误差以模拟测量时的CCD接受信号. 研究两种算法重建后的温度重建误差、两者的重建时间, 以及最高温度的重建效果. 初步的研究结果显示, 一般情况下基于Tikhonov算法重建的温度场比基于TSVD算法重建的温度场误差要小, 计算所需时间短, 最高温度重建更准确.
      通信作者: 王飞, wangfei@zju.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51276165)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-16
  • 修回日期:  2015-08-27
  • 刊出日期:  2015-12-05

炉膛三维温度场重建中Tikhonov正则化和截断奇异值分解算法比较

  • 1. 浙江大学热能工程研究所, 能源清洁利用国家重点实验室, 杭州 310027
  • 通信作者: 王飞, wangfei@zju.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51276165)资助的课题.

摘要: 在煤粉锅炉诊断中火焰辐射能图像扮演着越来越重要的角色, 通过电荷耦合器件(CCD)获得的辐射能图像可以重建出炉内火焰三维温度场, CCD 用于获取视场角内的辐射能图像. 温度场重建的矩阵方程是一个严重病态的方程, 本文使用两种算法(Tikhonov正则化算法和截断奇异值分解(TSVD)算法)来重建温度场. 应用广义交叉检验算法来选取正确的正则化参数. 数值模拟的环境为一个10 m×10 m×10 m的三维炉膛, 系统被划分为10×10×10的1000个网格, 每个网格单元都是边长为1 m的立方体. 在正问题求解所得到的CCD接受信号基础上加上不同随机误差以模拟测量时的CCD接受信号. 研究两种算法重建后的温度重建误差、两者的重建时间, 以及最高温度的重建效果. 初步的研究结果显示, 一般情况下基于Tikhonov算法重建的温度场比基于TSVD算法重建的温度场误差要小, 计算所需时间短, 最高温度重建更准确.

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