[发明专利]小波基函数用于炉膛断面流场声波法测量重建的方法

权利要求书

1.一种小波基函数用于炉膛断面流场声波法测量重建的方法，包括以下步骤：在炉膛稳定段或感兴趣的区段选取一横断面，在其周围壁面设置若干个声波传感器，若干个声波传感器间形成了交叉分布的多条有效声波路径，其中每对声波传感器间只计为一条有效声波路径；

分别测量每条有效声波路径上相反两方向的声波传播时间，将其代入下式重建待测炉膛断面的流速分布u(x,y)；

其中，L_i为第i条有效声波路径，Δτ_i为第i条有效声波路径上两个相反方向传播时间τ_i和τ_i^-的声波传播时间，N为有效声波路径条数，c为测量介质物性条件下声波传播速度，为声路径方向矢量，为重建流速的中间变量；

采用二维空间小波函数作为重建待测炉膛断面速度场螺旋分量势的基函数，重建待测炉膛断面的速度场。

2.根据权利要求1所述的小波基函数用于炉膛断面流场声波法测量重建的方法，其特征在于：所述二维空间小波函数为二维空间墨西哥帽小波函数ψ(x,y)；

其中σ代表小波尺度因子。

3.根据权利要求1或2所述的小波基函数用于炉膛断面流场声波法测量重建的方法，其特征在于：采用基函数序列展开法进行速度场重建，通过重建基函数序列的系数组可得到待测速度场螺旋分量部分，基于此由封闭边界所符合的Neumann边界条件计算得到速度场发散分量，两者相加即得到连续的待测炉膛断面的速度场。

4.根据权利要求3所述的小波基函数用于炉膛断面流场声波法测量重建的方法，其特征在于：基于待测炉膛断面的尺寸确定一组小波尺度因子，并采用遍历计算的方式求解最优的小波尺度因子，进一步重建出待测炉膛断面的速度场，对于炉内切圆速度场，小波尺度因子σ范围为：0.1a～0.4a，每隔0.01a～0.05a取一个值，其中，a为待测炉膛断面长边的一半。

5.根据权利要求4所述的小波基函数用于炉膛断面流场声波法测量重建的方法，其特征在于：遍历计算的方式求解最优的小波尺度因子包括步骤：

基于声波测量得到待测炉膛断面速度场重建矩阵的基本正则化因子λ，

其中，声波沿J条有效声路径传播的投影方程组为Aa＝g，数组α为小波基序列的待定系数组，元素为I个，A为J×I系数矩阵，数组g为测量时间数据，g的每个元素等于相应声路径上相反两方向声波传播时间之差的一半；B矩阵A的广义逆矩阵，R为正则化矩阵，此处取为单位矩阵；

对于每一个小波尺度因子σ在一定范围内取一组均匀分布的数，分别作为前述基本正则化因子的乘数，得到一组变化的正则化因子，对其遍历循环求解，得到一组相应的速度场，所述乘数的范围取为100～100000，步长为10～100；

取下式为判断指标：

M为待测炉膛断面内全部离散单元中当前正则化因子重建得到的速度值与前一正则化因子所得速度值之差为负的个数，v为用当前正则化因子重建的速度场均值，z＝1/5～1/3为经验指数；

采用循环迭代的方式对最优正则化因子进行求解，取所述判断指标最大值的正则化因子为最优正则化因子，在所有小波尺度因子σ中取所述指标值最大值对应的小波尺度因子σ为最优的小波尺度因子，最终重建出待测炉膛燃烧流体的速度场。

6.根据权利要求5所述的小波基函数用于炉膛断面流场声波法测量重建的方法，其特征在于：规定采用遍历计算的方式遍历得到所述判断指标的最大值后，继续进行6～10次迭代未出现新的最大值即跳出循环。

7.根据权利要求1或2所述的小波基函数用于炉膛断面流场声波法测量重建的方法，其特征在于：所述二维空间小波函数的重建算法基于计算机C语言编写。

8.根据权利要求1或2所述的小波基函数用于炉膛断面流场声波法测量重建的方法，其特征在于：所选取的横断面与炉膛轴呈直角或近似直角相交。