基于改进粒子群算法的炉内燃烧辐射传递的研究

摘要

在对锅炉炉膛内燃烧火焰温度进行测量时，炉膛内最佳测温点的选取能够有效的反映炉膛内温度分布的真实情况，同时，炉膛外检测装置的位置分布也影响着其对燃烧火焰辐射能信息的接收，因此，通过选择合理的优化方案来确定这两方面的信息具有很高的理论研究意义和实际应用价值。本文主要针对这方面进行研究，具体成果如下:
　　1.根据辐射传热的相关原理和重要定律，对炉膛内燃烧火焰辐射传递方程进行推导和简化，然后建立了一个能够同时确定炉膛内燃烧火焰最佳测温点和炉膛外检测装置最优位置分布的物理模型。根据物理模型的特点，将其转化为一个求解优化问题最优解的数学模型，并在考虑测量误差和模型误差的情况下，确定该优化问题在取得最优解时所需要满足的条件。
　　2.由于所建模型的梯度难以求解并且目标函数形式不明确，常见的经典优化算法不能有效的解决问题，因此选用满足要求的粒子群算法进行求解，并借助MATLAB模拟仿真软件进行大量的模拟实验，得到最优解的值和反映优化过程的图形曲线。在对数据和图形进行分析后发现，粒子群算法在求解该优化问题时容易陷入局部最优值，从而导致优化结果不够理想，因此，本文提出将一种结合差分进化算法的改进粒子群算法应用到该模型的优化求解中。在进行同等数量的模拟实验后，将优化过程与结果与粒子群算法进行比较，得到改进后算法对该模型的求解具有更好的优化效果，同时有效的解决之前优化过程中所遇到的问题，最终得到比较理想的燃烧火焰最佳测温点信息和检测装置最优位置分布信息。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文研究的背景及意义

1．2 国内外的研究动态

1．3 本文的结构与安排

第2章 基于辐射能的火焰温度检测方法概述

2．1 引言

2．2 接触式测温法

2．3 基于激光光谱的测温方法

2．4 基于声波法的测温方法

2．5 基于辐射光能原理的测温方法

2．5．1 基于可见光的测温方法

2．5．2 基于红外光波的测温方法

2．6 本章小结

第3章 炉膛燃烧辐射传递模型建立与优化分析

3．1 引言

3．2 辐射传递方程及其推导和简化

3．3 模型的建立与分析

3．4 本章小结

第4章 基于改进粒子群算法的模型优化求解方案

4．1 引言

4．2 粒子群优化算法理论分析

4．2．1 粒子群算法基本原理

4．2．2 粒子群优化算法流程

4．2．3 粒子群优化算法参数设置与分析

4．3 基于粒子群算法的模型优化求解

4．3．1 适应值函数

4．3．2 算法编码

4．3．3 种群粒子的初始化

4．3．4 收敛准则的确定

4．3．5 惯性权重系数的更新

4．3．6 优化过程和结果分析

4．4 基于改进粒子群算法的模型优化求解

4．4．1 差分进化算法理论分析

4．4．2 改进粒子群算法的模型求解

4．3．5 两种算法优化结果比较分析

4．5 本章总结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢