醇燃料燃烧器性能仿真与智能控制研究

摘要

醇基燃料是一种来源广泛、很有发展前景的替代燃料,受到国家大力支持,国家发展和改革委员会制定的《可再生能源中长期发展规划》中明确指出“增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境、促进经济和社会的可持续发展,是我国经济和社会发展的一项重大战略任务。”规划还重点提出“:到2010年,增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万吨,到2020年,生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨。醇基燃料产业的发展必然带动醇基燃料燃烧器的发展,设计高效低排放醇基燃料燃烧器对于提高醇基燃料市场竞争力尤其显得十分重要。数值模拟方法在很多领域发挥着越来越重要的作用,醇基燃料燃烧器的性能也可以通过数值模拟方法来完成。
　　 论文以国家科技部科技型中小企业科技创新基金项目[07C26214301758]为依托,采用数值仿真、人工智能技术以及实验验证相结合,对高效低排放醇基燃料燃烧器设计进行了探索性研究,其主要工作和创新之处为:
　　 (1)采用数值仿真方法对设计的醇基燃料燃烧器进行了仿真分析,得出了醇基燃料燃烧器内的压力场、速度场以及温度场、CH3OH质量分数、O2质量分数的分布规律和加热性能稳定的工况。
　　 (2)利用快速傅立叶变换对醇基燃料燃烧器火焰光强信号采样时间序列进行分析,得出功率谱曲线,验证了醇基燃料燃烧器燃烧状况稳定和燃烧器燃烧孔开口大小及位置合理的可行性。
　　 (3)基于模糊控制策略下给出了工业炉窑醇基燃料燃烧器新的控制方法,仿真研究和实时控制结果表明,本研究所设计的醇基燃料燃烧器模糊控制器能够克服许多干扰因素,具有很强的鲁棒性,产生了良好的控制效果。