旋流式煤氧枪气流流场的试验及数值模拟

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1988.03.002 北京钢铁学院学报 第10卷第8期 Journal of Beijing University Vol,10 No,3 1988年7月 of Iron and Steel Technology July 1988 旋流式煤氧枪气流流场的试验及数值模拟 张建平万天骥 刘子超 侯木玉文静 (北京钢铁学院) (北京航空学院) 摘 要 按照相似理论的基本原则，设计和确定了用于工业试验煤氧枪的冷态试验模 型。采用一维多普勒激光潮速仪，测量了旋泷流场的轴向速度分布，根据LDV测量 值，建立了描述所给旋流场的数学模型。文中指出以余弦函数形式来通近回流区域 内的轴向速度，能茯得较现有其它方式更满意的效果。文中还付论了旋流流场的其 它空气动力学问题。 关鍵词：粉煤，喷煤，速度场激光测速，旋流，冷慎型 Experiment and Numerical Simulation on the Gas Flow Field of the Swirl Pulverized Coal-Oxygen Burner Zhang Jianping,Wan Tianji,Liu Zichao,Hou Mouyu,Wen Jing Abstract Accorhing to the analogue theory,a cold experimental model for simulating the swirl pulverized coal-oxygen burner used in the industrial test was designed and established. By one dimension LDV,the distribution of axial velocity in the swirling field given was measured.Depending upon the measurement datum by the LDV,the mathematic model for showing the swirling field given was developed, and the measurement value was in good agreement with the calculation value of the model.It is considered that the approch was more satifactory than other methods at present as the axial velocity distribution in the reverse flow 1987一08一22收稿 285

第 卷第 期 年 月 北 京 钢 铁 学 院 学 报 。 。 ﹄ 卜 一 一 网 一 一一 一一一一一 旋流式煤氧枪气流流场的试验及数值模拟 张建平 万天 骥 北京钢 铁学 院 刘 子超 侯木玉 文 静 北 京肮空学 院 摘 要 按 照 相似理论 的基本原 则 ， 设 计和确 定了用 千工业 试验煤 氧枪的 冷 态 试 验 模 型 。 采用 一维多普勒激光测速仪 ， 测盘 了旋流流场的轴 向速度 分布 ， 根据 测最 位 ， 建 立 了描 述所给旋 流场 的数学模型 。 文 中指出以 余 弦 函 数 形式 来逼 近 回 流 区域 内的 轴 向速度 ， 能获得 较现 有其它 方式更满意的效果 。 文中还 讨论 了旋流流 场 的 其 它空气 动力学 问题 。 关趣词 粉 煤 ， 喷 煤 ， 速度 场 ， 激 光测速 ， 旋流 ， 冷 模型 一 ‘ 夕， ‘ ‘ ， “ ‘ ， 夕 ， 班 ‘ ， 。 ， 乏 一 。 。 一 们 ， 。 ， 主 · ， ， 、 一 一 收稿 名 每 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1988．03．002

area was shown by cosine function.Hence,the some problems on the gas dynamics of the swirling field was also discussed in this paper. Key words:pulverized coal,coal powder injection,velocity field;velocity measurement with laser,swirling,cold modelling 引 言 采用旋流式煤氧枪强化电炉治炼是一项新技术，它在节能（特别是节电），提高生产率 方面具有巨大优越性[1门。从强化电炉治炼的目的出发，既要求煤氧枪能在熔化前期尽早完 成点火并使之稳定燃烧，又要求它具有较强的熔化切割废钢的能力，这就需要火焰具有足够 的刚性。就煤氧枪的设计而言，这两者的要求是相互矛盾的。目前煤氧枪的设计尚存在许多 不足)，这是对它的燃烧空气动力学特性，尤其是它的速度场、浓度场分布规律缺乏足够 的了解。但是旋流流场的复杂性，给这方面的研究工作带来了很大困难，人们常采用一种简 便而实用的研究方法，即按照相似准则，在等温模化的基础上，研究速度场和浓度场的分布 规律，以解决工程燃烧问题。 有关旋流流场的研究，直至60年代才得到人们的重视。Chigier,Beer等人都在这方面 做过较全面深入的研究【2~7)。T0年代以来，随着计算流体力学的发展，不少人【8，]采用原 型方程法或涡量一流函数法，在解决旋流流场的数值计算方面取得了可喜进展，但目前数 值计算模型的精度离要求还有一段差距。此外有关回流区域及其附近的速度分布迄今尚未建 立起满意的桃型形式。本工作借助于一维多普勒激光测速仪(LDV),通过对工业试验用煤 氧枪的等温模化研究，探讨了有关旋流流场的空气动力学诸问题。 1试验设备 有关模化研究的相似准则，许多文献均有详尽介绍【2】，本工作把工业试验用煤氧枪原型 作为模化设备，采用实际应用的工况条件，因此，能够满足模化研究所必备的相似要求。喷 嘴示意如图1，其结构二次风（氧气）旋流数S按照Beér等人【21提出的计算式算得为0.62， 供气量一次风为30Nm3/h,二次风为300Nm3/h。由于本工作侧重于研究喷嘴附近的流动 状况，根据Wingfield和Davison的观点【4,5)，采用直接比例模型，较其它修正诸如 Thring-Newby[a]方法更为合理。 图1试验用煤氧枪结构示意图 Fig.1 The schematic diagram of the constitution of the pulverized coal oxygen burner 286

· ， · ， ， ， · ， ， 引 言 采 用旋 流式煤氧枪强 化 电炉冶炼是一项新技术 ， 它 在 节能 特别是 节电 ， 提高生产率 方面具有巨大优越性 【 ‘ ’ 。 从强化电炉 冶炼的 目的 出发 ， 既 要求煤氧枪能在熔化前期尽 早 完 成点火并使之稳定燃烧 ， 又 要求它具 有较强 的熔化切 割废 钢的能 力 ， 这就需要火 焰具有足 够 的刚性 。 就煤氧枪的设计而 言 ， 这 两 者 的要求是相互 矛盾的 。 目前煤 氧枪的设计尚存在许多 不足 ’ ， 这是 对 它 的燃烧空气动 力学特性 ， 尤其是 它 的速度场 、 浓度场 分布规律 缺乏 足 够 的了解 。 但是旋 流流场 的 复杂性 ， 给这方面的研究工作带来 了很 大困难 ， 人们常采用一种简 便而 实用 的研究方法 ， 即按照 相 似准 则 ， 在等温模化的基础 匕 研 究速度场和浓度场 的分布 规律 ， 以解 决 工程燃烧问题 。 有关旋流流场 的研究 ， 直至 年代 才得到人们 的重 视 。 ， 击 等人都 在这 方面 做过较全 面深人 的研究 【 一 ” 。 年代以 来 ， 随 着计算流体力学的发展 ， 不少人 ‘ ， 。 ’ 采用原 型 方程法或涡量 －流函数法 ， 在解 决旋 流流场 的数值计算方面取 得 了可喜进展 ， 但 目前数 值计算模型 的精度离要求还 有一段差距 。 此 外有关回 流 区域 及其附近 的速度分布迄今 尚未建 立起满意的模型 形式 。 本工作借助于一维 多普勒激 光测速仪 ， 通 过 对 工业 试 验 用 煤 氧 枪的等温模化研究 ， 探讨 了有关 旋流流场 的空气动 力学诸问题 。 试验设备 有关模化研究的相似准则 ， 许多文献 均有详尽 介绍 ’ ， 本工作把工业 试验 用煤氧枪原型 作 为模化设备 ， 采用实际应用的工况条件 ， 因此 ， 能 够满足模化研究所必备 的相 似要 求 。 喷 嘴示 意如 图 ，其结构二次 凤 氧气 旋流数 按 照 价 等人 『“ 提出的计算式算得 为。 ， 供气量一 次风为 “ ， 二 次 风为 。 由于本工作侧 重于 研 究喷嘴附 近 的 流 动 状况 ， 根据 和 的 观 点 ‘ ， “ ’ ， 采用直接 比 例 模 型 ， 较 其 它 修 正 诸 如 一 ’ 方法更为合理 。 图 试验 用煤氧枪结构示意 图 ， 牡 犷

流场测定以美国TS公司生产的一维LDV的测量为基础。该机带有频移系统，测量 反向流动。示踪粒子为掺混在气体中的雾化油粒，测量数据处理由一个与之联机的苹果(I) 机完成。仪器的测量精度为1%。 2测量方法和结果 激光束的聚焦点和樹定激光器的支架平面间距离为120nm,为减少对流场的忧，测点 P在测量过程的移动方式，是由枪的轴心线垂直向下移动。忽略枪本身加工过程所造成的不 对称因素，可近似认为射流具有轴对称性质，这样对每一截面不同测点P所获得的速度值， 便构成相应截面的轴向速度分布。 测量截面0、I、I、I、M,分别位于距喷嘴截面6、30、80、130、180mn的轴线 距离上，除0截面上各点间距为5mm外，其余截面各测点间距均为10mm。测量结果绘于 图2(a)。 120- a Ix=10m/s 100 8 40 20 ‘0 120 100 80 60 0 20 0,03 0.08 0,13 0.18 1,0 X:m 图2轴向各就面轴向速度Ux沿径向，分布图，(a)测量值(b)计算值 Fig.The distributing diagram of the axial velocity,Ux,along radial,on every scctions along axial (a)Dctermined value (b)Calculated valuc 了流场的数值模拟 3.1模型基本形式的选择 分析图2，可见喷口截面及其附近的轴向速度分布，大致呈双峰型，蜂的外侧具行典型 的高斯分布特征，这与一般文献介绍相符6，)。因而被峰外侧采用下列方程形式是合理 的： jUx=AeK-rg’2 (r>rg>0) Ux=Ae-x2(r<r<0) (1) 式中Ux为轴向速度，r为径向距离，A、K、ra均为与r无关的待定系数。当r=ra 时，截面速度达到最大值，即A=Ux。a。 287

流场 测 定以美国 公 司生产的一 维 的测量为基础 。 该机带有频 移系 统 ， 反 向流 动 。 示 踪粒 子为掺 混 在气 体 中的雾化 油粒 ， 机 完 成 。 仪 器 的测 量 精度 为 。 「耳测 量 侧量数 据处 理 由一 个与之联 机 的苹果 测量方法和结果 激 光 束的聚焦 点和 囚定激 光 器的 支 架 平 面间距 离为 ， 尸 在侧量过 程 的移动 方式 ， 是 由枪的轴心 线垂 直向 下 移动 。 为减 少对 流场 的 干 比 ， 测 点 对 称 因素 ， 可 近 似认为射 流具 有轴 对称 性 质 ， 便 构成 相应 截 面 的轴 向速度 分 布 。 忽略枪本身加工过 程 所造 成 的不 这样 对每 一截 面不 同测 点 尸所 获 得 的速度值 ， 狈」量截 面 。 、 、 、 、 牡 ， 分别位 于距喷嘴截 面 、 距 离上 ， 除 。 截 面上 各 点 间距 为 外 ， 图 。 、 、 ， 的轴 线 其余截 面各测 点间距 均为 。 测量结果绘 于 彗 。 。， ，、 二 。 卜 ‘ ， 泊八卜︸ 盆 曰目 一 巨 王 任氏 ， ‘ 、 ， 沿 径向 分布 图 ， 翁 ’ 弓卜 六 图 轴 向各 娥 面轴 向速度 测 量位 计 算 匕 ， ， 。 。 。 二 。 。 。 、 。 。 。 、 流场 的数值模拟 模 型墓本 形式 的选择 分析 图 ， ， ’ 见喷 「截 面及其附近 的轴 向速度 分 布 ， 的高 斯分布 特 征 ， 这 与一 般 文献 介绍 相符 〔 ， ’ 。 的 大 致呈 双峰型 ， 峰 的 外 侧」黔有典型 因而 波峰外 侧 采用 厂列 方 程 形 式 是 合 理 才 一 趁 一 、 式 中 为 轴 向速度 ， 为径 向距 离 ， 时 ， 截 面速度达 到最大值 ， 即 。 。 二 。 。 ， 、 、 犷 。 均为与 无 关 的待 定 系 数 。 当

对于波峰内侧的速度分布，由于存在回流区和反向流动，速度分布较难模拟，有的采用 代数多项式逼近，但这难以保证函数及其导数在”=”：时连续的要求。为此考虑以三角函数 的形式来逼近。为简化起见，只用一次型的三角函数形式，即有： u:=4-cos(什）+4e Ir0) (4.a) Ux=Aexp(-K(r+ra1)2) (r10d) (5) 以上各式中，rB和r1的意义相同，为保证函数的连续性，令x=x时，rB=ra1,即 有： Uxcx-x,=Acxp(-Krii)lx-x,=14,88×exp(-142.8(x-0.18)2)-13 或： 4.32 7exp〔a02(89）〕 x。+0.13 =14.88exp(-142.8(￥。-0.18)2)-13 用作图法求根，川得x。=0.157,因x=x。时，ra=ra1,所以ra1lx-x,=0.070(m) 此外山式(3d)易得到Uc1.-.1=4.166(Ⅲ/s)。 根据以上条件令在￥=0,18m时，有 4.166=Ae-K:a1 288

对于波峰内侧的速度分布 ， 由子存在回 流区和反向流动 ， 速度分布较难模拟 ， 有的采用 代数 多项式 逼近 ， 但这 难以保 证函数及其导数在 二 ， 时连续 的要求 。 为此考虑以三角函数 的形式来逼近 。 为简化起 见 ， 只 用一次型 的三 角函数形式 ， 即有 一 一 才 气－ 兀 、 ， 尤 】 】 ， 式 中 ， 认 。 为截 面中心轴 向速度值 。 容 易验 证 式满足 函数及其导数的连续性要求 ， 且 函数具有对称性 。 棋 型参数 的 确定 根据实验数据 ， 得 到下 列参数的关系式 ， 即 当 二 镇 时有 一生鱼 一 劣 。 二 十 。 丽井告尝石了 二二 一 “ 一 攀碧 士 令 士 、 。 。 。 〔 一 一 〕 一 式中 ‘ 、 ‘ 、 ， 可 分别从对应 的式子求 出 。 为描 述整个流场 的速度分布 ， 根据旋 流流 场 的基本特征 ， 参考文献 〔 “ ， 。 ’ 提供的数据 ， 可 作如 下假设 当 大子某一值 。 时 ， 速度分布按下式给 出 一 一 ， “ 。 一 ， ， 轴向距离 在 倍 于喷嘴直径距离 即 时 ， 函数呈 高斯分布 过 一 ， 二 以上 各式 中 ， ， 和 ， ， 的意义 相 同 ， 为保 证函数的连续 性 ， 令 ‘ 二 。 时 ， ， ， ， 即 有 · 、 一 ， 。 一 落 一 二 。 二 、 一 二 。 一 一 或 。 ‘ 。 。 〔 一 。 ‘ 。 。 。 一 ‘ 一 “ 一 用作 图法求根 ， 可 得 。 一 ， 因 。 时 ， ， ， ， 所 以 护 此 外 山式 · 易得到 矶 。 ， 一 。 ， 。 ， 。 根据 以上 条件 令在 时 ， 有 〕 二 一 ， 。 · 。 。 一

从而得到ra1x-。.1。=0.0478(m)。 查图2a可发现在x=0.18m时，re1也在0,048(m)左右，川见与理论计算值非常吻 合，它反映了本文所作假设的合理性。 由以上讨论结果及已知条件，并根据假设(2)可令： {0.l5-y-8-0.070io8W-8=0.o4780.8M-月=0} 、H 解此联立方程，得H=0.004193,B=0.005678,M=-0.1016。 这样便可获得描述整个给定流场轴向速度的关系式： (1)当0≤x≤0.157m ∫-4ecos(5）+4ts 2 2 IrKra>0 了Aexp(-K(r+ra)2) rx。=0.157m时 (6a) 亚-0arm r>0 r10d=0.84m时 Ux=Ae-x, 其中各有关系数由下式确定 K=90 (1/m2) x≥0 A=4.32 x≥0 x+0.137 (m/s) (6b) r-〔t89 士 33.12J (m) 0≤x≤x。=0.157m r1=0.004193 ￥0.106-0.005678 (m) 0.84≥x>x6=0.157m Uxc=14.88exp(-142.8(x-0.18)2)-13 (m/s) 此外，考虑轴对称问题，可得流函数中的表达式： 中=∫prUxdr (7) 结果Simposon数值积分，计算流场各点的中值，并得到流场流函数（中）的分布图（见 图8)。 289

从而 得到 ，。 。 ‘ 。 。 查 图 可发现 在 时 ， 。 ， 也在 例 左右 ， ，’ 见 与理 论计 算 值 非 常 吻 合 ， 它反 映 了本 文所作假设 的合 理性 。 由以上讨 论结果及 已知 条件 ， 并根据 假设 可令 万刃万不而 一 万 · 了。 ， 。 。 ， 。 一 刀 ” 解此 联立 方程 ， 得 万 ， ， 一 。 这样 便可 获得描 述整个给定流场 轴向速 度 的关系式 当 簇 簇 。 一 火 。 吸－ 兀 ， 、 刀 又 。 一 一 ， 一 。 “ 】 ， ， · 一 ， 一 当 二 。 时 一 一 “ 一 。 “ 当 二 时 一 “ 其 中各有关系数 由下 式确定 。 大 。 “ 二 乡 二 一卫鱼鱼一 。 、、， 矛 板了护、 巡、 、 士 夕 尹 召 一 。 一 。 一 。 镇劣 ‘ 。 。 二 二 ‘ 。 一 二 一 “ 一 此 外 ， 考虑轴对称问题 ， 可 得流函数 叻的表达式 ， ， 丁 。 ‘ 结果 数值 积分 ， 计算流场 各 点的 吵值 ， 并得 到流场 流 函数 吵 的分 布 图 见 图

2.37 p-fopusro山tgs) 3.x1u2 1,99 3.x102 31,43 3.×i0 3.w02 2.xi02 2×102 0,95 1x102 0.47 5x10-3 2k103 0.891.7a 4.16 7.10 11.9 xld 图3花场流函数（计算值）分布图 Fig.3 The distributing diagram of the stream function in the flow field (calculated value) 4分析讨论 将计算式(6)所绘出的速度分布图（见图2b),与图2a相比，两者相差很小。图2、3中喷 嘴前沿存在反向回流区，显示了强旋流流场的基本特征。计算和试验数据表明，回流区长度 约为1.7d,比Beēr[2]在无扩口同等旋流度下，所测得的回流区长度稍大一点，估计这和喷 嘴采用扩张段出口形式有关。因为Ber的其它一些数据【1也证实了这一点。 有关轴向最大速度衰减规律，一般均是从射流充分发展区域测出的数据来推导，本文在 对喷嘴前沿轴向速度的测量中，得到在该区域的轴向最大速度仍按×~1的规律衰减，对本文 所给定的流场有 Ux=0.137 (8) Uxm· x+0.137 式中Uxm。为初始截面的轴向最大速度，Uxm为轴向距离为x的截面上的最大轴向逃 度。 根据速度衰减常数的一般定义【】， K:=+a.Uxm Uxmo (9) 式巾ā为常数，其物理意义为一个虚拟射流源与喷口截面的距离：K:为速度衰减常 数。显然，对于给定的口值，K,越大，速度衰减起慢。 Chigier ta】认为K,与旋流强度S存在如下关系式 K=.6.8 (10) 1+6.852 290

弓 图 优场流函 数 计算值 。 三 分布图 分析讨论 将计算式 所 绘 出的速度分布 图 见 图 ， 与 图 相比 ， 两者相差很 小 。 图 、 中喷 嘴前沿 存在反 向回流区 ， 显示 了强 旋流流场 的基本特征 。 计 算和 试验 数据 表明 ， 回流区 长度 约 为 ， 比 ‘ 〔 “ 在无扩 口 同等旋流度下 ， 所侧得 的回流区长度稍大一 点 ， 估 计这和 喷 嘴采用扩张段 出 口 形式有关 。 因为 价 的其它一些 数据 〔 也证实 了这一 点 。 有关轴向最大速度衰减规律 ， 一 般 均是从射流充分发 展 区域测 出的数据来推导 ， 本 文在 对喷嘴前沿轴向速 度的侧量 中 ， 得到在 该区域 的轴 向最大速度仍按 “ 一 ‘ 的规律衰减 ， 对本 文 所 给定的流场有 。 。 。 。 劣 。 式 中 。 。 为初始 截面的轴向最大速度 ， 。 为轴向距 离为 划为截 面上 的 址 大 轴 向 速 度 根 据 速度衰减常数 的一般定 义 【 。 兰土卫 ， 。 式 中 为 常数 ， 其物 理意义 为一 个虚 拟射 流 源 与喷 口 截 面的距 离 为 速 度 衰 减 常 数 。 显 然 ， 对于给 定的 三苦兰 值 ， 凡 越大 ， 速 度衰减 越 慢 。 【 “ ，认为 ， 与旋流强度 存在如下关系 式 一 一」丛 十

根据本文的测试数据表明，a为0.137， o herr 由式(9)得K1=1.3,但若按式(10)计算，K1 为1.88。不过作者的测试值与Chigier给出 Ruse .This work 的试验曲线非常接近，如图4所示。从图4可 Chimer 见，当S0.8后，这 种作用显著减弱。 (4)在强旋流流场内，本文所定义的r:(或ra:)其变化具有一定的规律，当中心速度 Ux0时，r。~（名）‘(m≥0，鉴于ra和回流区的变化有 明显的关系，故应考虑建立”。与包括旋流强度S在内的函数关系式。 致谢：本工作还得到北京航空学院热动力研究所唐瑞成老师的大力帮助，在此致谢。 参考文献 1北京钢铁学院等，煤氧枪强化电炉冶炼，1985 2 Beer J M,Chigier N M.燃烧空气动方学，陈熙译，科学出版社，1979 291

最卜 麦 “ 、 根据本文的测试数据 表明 ， 。 为 ， 由式 得 ， ， 但 若按 式 计算 ， ， 为 。 不 过作 者的测试值与 给 出 的 试验 曲线 非常接近 ， 如 图 所示 。 从 图 可 见 ， 当 。 时 ， 改 变 的大小对 ， 影响很 大 ， 因而 用适 当降低 的代 价 ， 来取 得 速 度衰 减 变慢是 合理 的 。 这 有利于提高火焰 的冲 力 。 图 和 图 表 明 ， 回流区一直延伸到喷嘴 内部 ， 可 见 中心 射流 的势流在喷嘴内部就 已被 破 坏 ， 这反 映一 次 风和二次风在喷 嘴 扩 张 段 内 ， 已发生 了强 烈的掺混作 用 。 其结果使 该煤 氧枪 具有能较 早地稳定着火 的优 良性能 。 。 认“ － 日户 户 四 一百赢口 尸峙 … 、 、，】 · ‘ 。 “ 工 ，一 · ， ‘ 一 巴 火 扩 卜、 、 、 ， 、 、 、 、 、 、 ， ‘ 二 ， 图 轴 向速度 衰减常数随 的 变化 由于 受 旋转所 产生 的 中心 负压区 的影响 ， 轴向速度沿 径 向呈双峰马鞍型 分布 ， 在 回流区 出现 的射 流 段 里 ， 峰 值 ， ， 向外扩展 ， 一旦 回流区 消失 ， 峰值 ， 。 又逐渐 向轴线移动 ， 而且这 种移动过程 ， 在初期变化非常 明显 ， 当 在 左右 ， 双 峰 消失而 进人 速度剖面分布相 似区 域 。 有 关峰值 ， 及 ， ， 的变化关 系式 作 了描 述 。 应 该指 出这 种 变化是 受到 回流 区 的影响 ， 因此式 中的有关常数的确定 ， 可 能与 旋流强 度 有某 种关 系表达式 。 另 据 作 者 用 热 球 风速仪 对 气流流场 的侧定结果表明 〔 ‘ 不 同的枪结构和 出 口 气流速度对 速度 衰 减和回 流 区的变化是 有影 响的 ， 为 了使式 具有更 大的通用 性 ， 做更深人 的试验研究来确定有关 系 数的变化规律是 必 要的 。 结 论 用三 角函数较其它 函数形式来模拟回流区 的速度分布更 为合理 ， 同时 易保 证 函数及 其导数 的连续性 ， 式 可 用 来分析给定流场 。 直 至 本文所 给的旋流强度 二 ， 在整个流场 范围内 ， 最大轴向速度 均 按 二 一 ‘ 规律衰减 。 速度衰减 常数 ， 可按 给 出的试验 曲线 来确定 见 图 ， 因 而 在 。 范围内 ， 用适 当降低 的 代价可 获得大幅度降低速度衰减的效果 但 在 后 ， 这 种作用显著减弱 。 “ 在强旋流流场 内 ， 本文所定义 的 ， 或 ，， 其变化具有一定的规律 ， 当 中心速 度 。 · 。 时 ， · ， 一专 ， 当 。 · 。 时 ， · ， 一 十 ” · 。 鉴于 · ， 和回流区 的 变化 有 明显的关系 ， 故应考虑建 立 ， 与 包括旋 流强 度 在内的函数关 系式 。 致谢 本工 作还 得到北京航空学院 热动力研究所唐 瑞成老师的大力帮助 ， 在此致 谢 参 考 文 献 北京钢铁学院 等 ， 煤氧枪 强 化 电炉冶炼 ， ， 燃烧空 气动 方学 ， 陈熙 译 ， 科 学 出版 社

3 Thring M W,Newby M P.4th Symposium on Combusfion,1953;789 4 Davison F J.J.Inst.Fuel,1968s (12):470 5 Wingfield G T.J.Inst.Fuel.1969;(10):456 6 Chigier N A,Chervinsky A.J.Appl.Mach.1967;31:443 7 Keer N M,Fraser D.J.Inst.Fuel,1965;38:519 8 Gosman A D,Pun M W,et al.Heat and Mass Transfer in Recirculating Flow,Academic Press,1969 9 Baysam F,ct al.J.Energy,1982;6(6) 太钢轧辊厂罩式退火炉微机自适应群控系统 一一荣获冶金部1987年科技进步二等奖 我院舒迪前教授等与太原钢铁公司轧辊厂合作，研制了罩式退火炉微机自适应群控系 统。该系统将现代控制理论中的自适应控制与微机技术相结合，实现了3座退火炉炉温的微 机群控，进一步提高了轧辊退火质量。 本系统采用2种不同的自适应控制算法。一种是PID自校正调节器，把对象处理为3 个独立的单变量回路进行自校正控制；另一种是3输入3输出的多变量极点配置自校正 Smth预估器。该两种算法能在线辨识过程时变参数，修改控制律，达到性能指标最佳。 微机采用国产BCM~厦A机型，其CPU为Z80A;AD/DA板为MS-1211型。另外还 设置了微机与仪表系统的切换电路，事故报警电路和AD/DA的自诊断通路。为加强系统的 抗干扰能力，采取了多种滤波措施和接地设计。 微机应用软件采用Z-80汇编语言编写，运算数据格式与5字节浮点数。软件为模块式 结构，由主程序库、功能子程序库和基础子程序库组成3个独立模块，由数据区实现信息传 递。 该系统的控制精度由原来仪表控制的5%提高到0.5%，控温偏差和炉内温度场不均匀 度皆在±3°C以内（原来在±10°C以上），达到了当前光进国家同类炉型的控温水平，具有 较高的经济效益。 计计林W州址桥林怀州怀WW林艹什-壮林艹林艹林林林林林计扑收朴补壮朴林州什林 292

， 即成 “ ， ， 。 ， ， ， ， ， ， ， ， 。 行 切 ， ， ， ，夕夕 ， 曰 怜 礴卜 啼卜 」卜 喇卜 令卜 月冷 刁十 月卜 铸卜 斗卜 月夺 卜 太钢轧辊厂罩式退 火炉微机 自适应群控系统 一荣获冶金部 了年科技进步二 等奖 我院舒迪前教授等与太原钢铁公 司轧辊厂合作 ， 研 制 了罩式退火 炉 微机 自适 应 群 控 系 统 。 该系统将 现 代控制理论 中的 自适应 控制与微机 技术相结合 ， 实现了 座退火炉 炉温 的微 机群 控 ， 进一步提高了轧辊退火 质量 。 本系统采用 种不 同的 自适应控制 算法 。 一种是 自校 正 调 节器 ， 把对 象处 理 为 个独立 的单变量 回路进 行 自校正 控制 ， 另一种是 输入 输 出 的多变 量 极 点 配 置 自 校 正 预估器 。 该两 种 算法能在线辨 识过 程时 变参数 ， 修改 控制律 ， 达到性 能 指标最 佳 。 微机 采用 国产 机型 ， 其 为 板为 一 型 。 另外还 设置 了微机与仪表系统 的 切换 电路 ， 事故 报警电路和 的 自诊断 通路 。 为加 强系统 的 抗干扰能 力 ， 采取 了多种 滤波措施和 接地 设计 。 微机应 用软件采用 一 汇编语言 编写 ， 运算数 据格式与 字 节浮点数 。 软 件为模 块 式 结构 ， 由主程序库 、 功能子程序库和基础 子程序库组 成 个独立模块 ， 由数据 区实现信息 传 递 。 该系统 的控制精度 由原来仪表控制 的 提高到 ， 控温偏差和 炉内温度场 不均 匀 度 皆在 士 以 内 原来在 士 “ 以 上 ， 达 到 了当前 先进 国家 同类炉型 的控温水平 ， 具有 较高的经济效 益