湿蒸汽凝结流动过程湿度分布仿真及其智能测量研究

论文摘要

汽轮机是热力发电厂的原动机,其工作的安全性与经济性直接影响着热力发电厂运行的经济效益。在大型的火力发电机组中,汽轮机的进汽为过热蒸汽,但低压缸的后几级则均运行于湿蒸汽区。湿蒸汽的存在严重影响着汽轮机的效率与安全性。因此,对汽轮机末级蒸汽湿度分布进行协同仿真与智能测量研究既具有紧迫感,同时又具有十分重要的理论意义与应用价值。本文以湖南省自然科学基金项目“基于激光散射理论在汽轮机中蒸汽湿度及水滴颗粒直径测量方法的研究”为依托,利用场协同理论、灰色关联分析以及支持向量机等理论方法与技术对湿蒸汽凝结流动过程湿度分布仿真及其智能测量进行研究,其主要研究工作和创新之处如下:(1)根据凝结成核理论以及水滴生长理论确立了湿蒸汽模型,并采用计算流体力学理论与场协同理论相结合的方法进行数值仿真,得到了场协同工况下湿蒸汽凝结流动过程蒸汽湿度的分布规律;(2)采用灰色关联分析方法对实验测得的蒸汽湿度测量影响因素进行综合分析,确定了影响因子之间的主次关系,为湿蒸汽凝结流动过程蒸汽湿度测量工况及其条件简化提供了理论依据;( 3)利用支持向量机建立汽轮机内湿蒸汽测量模型进行非线性校正,并用遗传算法优化支持向量机参数,结果表明,非线性校正后,湿蒸汽凝结流动过程湿度智能测量模型的最小相对误差降低为2.2%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 汽轮机中湿蒸汽凝结流动的特点
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 蒸汽凝结流动的数值模拟研究
• 1.3.2 蒸汽湿度测量方法的研究
• 1.4 本文主要研究内容与文章结构
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 论文结构
• 第二章 蒸汽凝结流动湿度分布仿真研究
• 2.1 计算流体力学的基本理论
• 2.1.1 CFD 计算过程
• 2.1.2 基本控制方程
• 2.1.3 湍流数值计算方法
• 2.2 场协同理论概述
• 2.2.1 场协同基本理论
• 2.2.2 场协同唯象机制
• 2.3 凝结成核及水滴生长理论
• 2.4 湿蒸汽模型
• 2.4.1 湿蒸汽的流动方程
• 2.4.2 湿蒸汽相变模型
• 2.4.3 湿蒸汽的热力学方程
• 2.5 湿蒸汽凝结流动的数值模拟
• 2.5.1 物理模型
• 2.5.2 基本参数
• 2.5.3 网格划分
• 2.6 数值计算结果及分析
• 2.6.1 蒸汽进出口模拟结果
• 2.6.2 不同工况下模拟结果
• 2.7 本章小结
• 第三章 蒸汽湿度测量影响因素灰色关联分析
• 3.1 灰色关联分析的基本理论
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 灰色关联分析的基本性质
• 3.1.3 灰色关联分析的优点
• 3.1.4 灰色关联分析的具体步骤
• 3.2 湿蒸汽发生器实验装置
• 3.3 蒸汽湿度测量影响因素的灰色关联分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 湿蒸汽凝结流动过程湿度智能测量模型
• 4.1 支持向量机理论简介
• 4.1.1 支持向量机线性回归模型
• 4.1.2 支持向量机非线性回归模型
• 4.2 遗传算法基本原理及其在支持向量机的应用
• 4.2.1 遗传算法基本原理
• 4.2.2 遗传算法的基本参数
• 4.2.3 遗传算法的基本操作
• 4.2.4 遗传算法的的应用关键
• 4.2.5 遗传算法优化流程
• 4.2.6 遗传算法优化支持向量机中的参数
• 4.3 湿度分布的智能测量实现
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士学位期间参加的科研项目及取得成果
• 详细摘要