基于改进模拟退火算法的非均匀燃烧场分布重建*

臧益鹏 许振宇 黄安 艾苏曼 夏晖晖† 阚瑞峰‡

1) (中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 合肥 230031)

2) (中国科学技术大学科学岛分院, 合肥 230026)

本文研究了选取不同谱线组合对非均匀燃烧场分布重建精度的影响, 并针对传统模拟退火算法收敛速度慢、运行效率不高的问题, 提出了一种改进的模拟退火算法(ISA算法)用于燃烧流场的场分布重建.通过改变算法的模型扰动及退火方式, 大大提高了算法的运行效率.数值仿真模拟结果显示, 纳入更多的谱线有助于提高燃烧场重建的精度和降低重建对噪声的敏感性.相较于传统模拟退火算法, 改进模拟退火算法在精度一致的前提下, 将运行效率提升了近40倍.利用改进模拟退火算法在实验室平焰炉上重建了两种不同燃烧状态, 重建分布与原始分布基本一致.通过数值仿真与实际实验, 验证了该方法的有效性, 对高光谱重建燃烧流场的温度浓度分布具有一定的指导意义.

1 引 言

可调谐半导体激光吸收光谱技术(tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)是一种非接触式的光学测量技术, 具有高灵敏度、高分辨率、良好的环境检测适应性及抗干扰能力, 能够同时实现温度、组分浓度、速度、压强与质量流量等多种参数的测量[1−4], 对于研究燃烧过程、火焰结构等具有十分重要的意义, 从而成为流场诊断的理想方法之一[5−9].而TDLAS技术对于气体浓度、温度等的测量为视线测量, 测量结果为沿视线……