支持向量机方法在太阳辐射计算中的应用

利用郑州1961～2000年的逐月曝辐量和有关气象数据,分析了曝辐量与气象因子的相关关系,应用支持向量机(SVM)方法,确定了影响逐月曝辐量的主要气象因子,建立了月曝辐量的支持向量机计算模型,为太阳能资源的评估方法提供了一种新的技术方法。用1961～2000年的逐月资料对郑州气象站的逐月曝辐量进行训练建模,用2001～2006的资料做评估效果检验,研究结果证明该方法适用于曝辐量的计算和太阳能资源的评估,可应用于同一气候区内无辐射观测的气象台站曝辐量的计算和太阳能资源评估,也可根据月气候预测进行月曝辐量的预估。     

基于光伏组件的太阳能资源观测

鉴于太阳能资源的测量和评价是太阳能开发利用的重要基础,按照光伏电池两种主要安装方式(倾斜固定和太阳跟踪),利用单晶、多晶和非晶三种典型的光伏组件设计进行了太阳能光伏资源观测试验,获得了各季节典型晴天条件下各类型光伏组件辐照度的日变化特征和倾斜面光伏组件一年中月均每日可发电量的极大值、极小值及其月份。通过对比各类型光伏组件在太阳跟踪器上和纬度倾斜面上光伏辐照度变化,得出跟踪光伏组件日均光伏曝辐量与倾斜光伏组件日均光伏曝辐量的相比较优势。根据光伏组件的观测结果推算出各类型光伏组件的光伏反演辐照度,与气象辐射观测用总辐射表的总辐射辐照度趋势非常一致,在太阳能光伏主要利用时段相对误差基本在10%以内。     

基于广义回归神经网络的日总辐射曝辐量预估

采用广义回归神经网络(generalized regression neural network,GRNN)模型对山东烟台市福山气象站2000～2003年日总辐射曝辐量进行预估。模型通过交叉验证方法确定其关键参数(光滑因子),以日照时数、平均气压、平均气温、日最高气温、相对湿度、气溶胶光学厚度6个变量作为输入量。结果显示:GRNN15.9%,均方根误差为2.32 MJ/m2,拟合优度为0.892,且模型的预估精度和拟合优度均明显优于LM-BP网络。气溶胶光学厚度对GRNN是预估当地日总辐射曝辐量的一种有效方法。     

内蒙古中部地区总辐射日曝辐量计算方法研究

在分析国内外太阳辐射模拟方法的基础上,细化模型的时间应用尺度,建立用日照时数直接计算总辐射日曝辐量的模拟方法,与现有方法相比优点是计算量少、模拟误差小。对内蒙古中部地区5个代表站点的模拟值与实测值进行统计检验,结果表明:各站Nash-Sutcliffe方程、平均偏差、归一化均方根偏差的平均值在12个月的变化范围分别是0.64~0.86、-0.74~0.08 MJ/(m~2·d)、11.98%~17.84%,多数月份模拟值比实测值偏高,3~11月份比1~2月份、12月份模拟效果好;在作物生长月份(5~9月份),模拟值与实测值之间的相关性极显著,决定系数为0.78~0.95,拟合效果优于联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Angstr?m-Prescott方程系数(a=0.25,b=0.50)。     

手动跟踪方阵面上辐照度及曝辐量计算公式的推导

推导出了方位角手动跟踪和极轴时角手动跟踪方阵面上曝辐量及辐照度的计算公式。根据二连浩特实测的日射资料。计算了不同手动跟踪方阵面上各月的曝辐量，比较了不同跟踪方式下太阳电池方阵各月接受的曝辐量。     

中国帕米尔高原太阳辐射演变规律

该文基于2016年7月—2021年7月中国帕米尔高原陆-气相互作用观测站的观测资料，挑选总辐射、散射辐射、直接辐射等指标，研究该地区太阳总辐射和散射辐射收支的变化规律及其影响因素。结果表明：中国帕米尔高原太阳总辐射、散射辐射、水平直接辐射年曝辐量分别为6474.41、2219.95、3497.35 MJ/m²。其中，总辐射、散射辐射、水平直接辐射年的最高辐照度为1171.18、676.23、1003.52 W/m²，分别在2017年7月23日、5月31日和4月3日出现。总辐射、散射辐射、水平直接辐射平均辐照度的峰值分别为690.85、218.66、417.02 W/m²，均在12:00前后出现。中国帕米尔高原地表反照率均值在0.24～0.49之间，年均值为0.30。降水和沙尘天气对地表辐射收支产生影响，其中降水天气使总辐射平均辐照度日峰值比晴天时减小约18%，散射辐射平均辐照度日峰值增加约1.8倍，扬沙或浮尘天气发生时总辐射辐照度日峰值与晴天相比变化不大，散射辐射平均辐照度日峰值增加约1.8倍。此外，当喀什市周边发生沙尘...     

柴油机缸内火焰辐射的新有效吸收系数模型

从零维区域法模型出发,得到了柴油机缸内辐射传热单区模型中壁面有效吸收系数新的计算式。试验结果比较表明：建立的新模型能更准确地计算缸壁所得的辐射热流量;壁面有效吸收系数是壁面黑度和火焰辐射系数的函数,并随壁面黑度的增大而增大,随火焰辐射系数的增大而减小。与新模型方法相比,传统方法的相对误差随壁面黑度的增大而减小,当壁面黑度为0．6时,最大相对误差达18．9%。     

基于窄带模型的新灰气体加权和模型关联式

基于窄带模型计算得到了不同H_2O和CO_2的摩尔比、不同温度、不同行程下的总黑度,以此为基础,提出了可用于富氧燃烧条件下气体辐射换热计算的新的灰气体加权和模型关联式。该关联式中,灰气体的吸收系数和权值均是气体温度以及H_2O和CO_2的摩尔比的函数,而在传统的灰气体加权和模型中气体的灰吸收系数为定值。新的关系式可以提高灰气体加权和模型的准确性,与用统计窄带模型计算得到的总黑度相比,最大相对误差在5%以内。     

基于BP神经网络的光伏电站辐照度预测研究

由于现有神经网络辐照度预测模型的输入变量多为辐照度的历史数据问题,为了更准确衡量辐照度的变换关系,引入其他与辐照度相关因子作为模型输入变量,提高模型预测性能;其次,根据同期同日类型的辐照度变化关联性,对辐照度预测模型提出了由辐照度预测值和辐照度均值组成的加权修正方法,辐照度预测值权重为N天实际与理论曝辐量比值的均值,辐照度均值权重为日类型修正系数和当天实际与理论曝辐量比值的乘积;最后归一化权重,构建了基于日类型的神经网络辐照度预测模型。采用本地历史数据进行仿真,结果验证了改进输入模型的合理性和输出模型的有效性。     

周期热作用下房间辐射传递函数实验研究

为了更加准确地计算大空间分层空调辐射转移负荷,本文通过壁面对流辐射分离的实验方法获得房间在周期热作用下,变房间换气次数和变壁面发热量时的辐射得热和辐射负荷,并采用最小二乘法求得房间辐射传递函数系数。采用传递函数法也可求得辐射负荷,对比分析两种方法获得的辐射负荷与热平衡实验辐射负荷结果,前者采用对流辐射分离实验方法获得的辐射负荷与热平衡实验结果比较,完整周期内平均相对误差7.4%,而后者传递函数法计算获得的辐射负荷在完整周期内各工况平均相对误差为10.5%。上述结果表明,两种变参数条件下,辐射传递函数受壁面热流与换气次数变化的影响均可忽略,且房间各壁面辐射负荷变化规律相似,其中加热面对立面的辐射负荷最大,且其在完整周期内的辐射负荷均值随壁面热流增加呈非线性增加,随换气次数增加近似线性降低,进一步验证了通过实验获得房间辐射传递函数方法的可行性,为大空间辐射转移负荷的研究奠定了实验基础。     

南北向真空管太阳能集热器日采光量的简化计算方法研究

真空管太阳能集热器的热性能检测应该以其实际接收的太阳辐照量为基准。然而,目前评定真空管太阳能集热器热性能的依据为集热器平面接收到的太阳辐照量,因此,现有检测方法得到的结果并不能反映真空管太阳能集热器的真实热性能。文章基于辐射计算的经验关系式构建了南北向真空管太阳能集热器(NSETC)日采光量的简化计算方法。计算结果表明:当真空管太阳能集热器安装倾角偏离当地纬度10°、方位角偏离正南20°以内时,基于简化计算方法和直接数值计算方法得到的Rb,t-s之间的相对偏差均小于2%;Rb的估算值与直接数值计算值之间的相对偏差小于2.2%;采用二维和三维天空辐射模型计算得到的真空管太阳能集热器天空辐射采光量之间的相对偏差小于0.65%;由太阳直接辐射简化计算方法结合二维天空辐射模型计算得到的真空管太阳能集热器年采光量,与直接数值计算结合三维天空辐射模型计算得到的年采光量之间的相对偏差小于1%。     

火焰筒燃气辐射换热数值模拟与实验研究

为提高燃烧环境下热辐射传输模拟计算的准确性以及可靠性,本文将统计窄谱带K分布模型(Statistical Narrow Band correlated-K,SNBCK)与热辐射传输求解计算的有限体积法(Finite Volume Method,FVM)相结合,建立起非灰燃气辐射传输计算模型;并以一个燃烧室火焰筒模型为研究对象,搭建了高温燃气风洞试验台,测量其在燃烧工况下的壁面辐射热流,将模拟得出壁面辐射热流与实验测量结果进行对比分析。研究结果发现本文计算的壁面辐射热流与实验结果的相对误差在-38.89%~32.54%之间,验证了本文计算的可靠性。且实验结果显示壁面辐射热流在总壁面热流中占的比重为10%~30%,在燃机设计过程中壁面辐射热流的影响不可忽视。     

太阳位置算法的计算误差对辐射预测的影响

以往太阳辐射预测计算的研究多采用柯伯方程等误差较大的公式,往往忽略了太阳方位参数计算误差对辐射预测计算模型的影响。忽略其他因素影响,仅计算不同太阳方位参数误差所对应的太阳辐照度,计算结果与天文年历标准值的计算结果进行对比,发现太阳方位参数的误差不仅对太阳辐照度计算造成7%以上的误差（时角大于70°时）,而且在日出和日落之间临界点时也会产生极大的数值计算误差。针对以上问题,本文提出了引入儒略日为时间变量和采用大数据量最小二乘法拟合改进的数值模拟法,在保持计算公式简易的同时,显著降低了临界点的计算误差,而且辐射计算结果的相对误差小于0.2%。     

中国可能太阳总辐射的气候计算及其分布特征

本文利用以乌克兰英采夫法确定的可能太阳总辐射辐照度(日平均通量密度)资料,着重分析了使用以公式为基础的理论方法问题,用迭代法解出系数并研究了它的变化特征,建立了它与水汽压的经验关系,检验了它对理论公式的灵敏度和用其反演可能太阳总辐射辐照度的相对误差。结果表明,可能太阳总辐射的理论公式对系数f变化的反应是不太灵敏的,利用水汽压资料算出f值,就可相当精确地反演得到全国各地的可能太阳总辐射。对全国71个日射站可能太阳总辐射的反演表明,它与实测值的平均相对误差仅为4.5％。在此基础上还计算了全国240个站各月的可能太阳总辐射辐照度,并详细地讨论了其时空分布特点。     

大流量标准Y型喷嘴内部流动特性的数值模拟

采用计算流体动力学方法对大流量标准Y型喷嘴内部的流动特性进行了数值模拟,通过计算获得了喷嘴内部的流动特性,并研究了气耗率变化对喷嘴出口流动状态的影响。结果表明:当气耗率较小时,喷嘴出口表现出环状流特征;当气耗率较大时,出现类雾状流特征;进一步增大气耗率对气液掺混效果改善作用有限。数值计算获得的流量数据与试验结果吻合较好,液流量相对误差小于5%,气流量相对误差小于10%。     

3种斜面月平均总辐射模型评估及光伏阵列最佳倾角研究

为分析倾角变化对斜面辐射和光伏发电量(或效率)的影响,对武汉地区正南朝向斜面月平均总辐射计算方法和光伏阵列最佳倾角问题进行理论研究和探讨,并通过湖北省气象局多倾角光伏组件观测试验系统进行试验验证,结果表明:1)Hay模型最适合散射辐射较多的武汉地区斜面辐射计算;2)武汉地区固定式光伏阵列年最佳倾角理论值和实测值均为20°,该倾角年总辐射量相比水平面增加4.0%,而年发电量增加14.9%,最佳倾角安装下系统效率为86.1%,装机年发电量约1.02 k Wh/Wp;3)分冬/夏半年调整一次安装倾角,可使斜面年总辐射量增幅较大,冬/夏半年的最佳倾角理论值均小于实测值(45°/10°),该方式下年总辐射量相比于水平面增加7.5%,而年发电量增幅高达18.1%。     

利用卫星云图对1979年夏季青藏高原月旬总辐射场的研究

本文讨论了利用TIROS-N卫星白天(地方时12—15时)在青藏高原上空拍摄的可见光云图照片估算地面总辐射的可能性,揭示了从卫星照片上获得的高亮度云云量与地面总辐射值间的关系。在此基础上计算了2°×2°经纬网格点上的月、旬总辐射,绘制了青藏高原地区1979年5—8月逐月和逐旬的总辐射分布图。利用卫星云量计算地面总辐射,为我们确切了解高原中西部广大无人区的总辐射形势场提供了客观依据。     

结合改进雨量不确定性计算方法的洪水概率预报及其应用

为更准确地预报洪水发生概率,针对传统雨量不确定性计算方法中相对误差估计不准确的问题,将独立同分布中心极限定理引入降雨不确定性计算中,推求一定区域内某次降水过程中面雨量测值的相对偏差、测量误差以及相对误差,实现降雨不确定性概率描述;降雨量概率分布计算与确定性水文预报模型耦合,最终实现考虑降雨不确定性的洪水概率预报,并以滩坑流域2014年间5场洪水过程为例对该方法进行了验证。结果表明,5场洪水预报的确定性系数均在0.89以上,洪峰误差均在9%以内,洪量误差均在7%以内,且预报区间覆盖率均在61%以上。说明结合改进雨量不确定性计算方法的洪水概率预报效果较好,预报精度和覆盖率高,具有一定工程实际意义。     

碳氢火焰辐射特性快速判定方法研究

针对比色法计算碳氢火焰温度时要判定其是否为灰体，提出了一种基于图像处理的辐射特性判定方法。该方法用黑体炉标定CCD相机，拟合得到三基色值与单色辐射强度的函数关系，再根据普朗克定律和比色法测温原理计算蜡烛火焰的温度以及三基色值下的辐射率，计算三个辐射率的均方差并进行辐射特性判定。实验结果表明，三个快门速度下，计算温度的相对误差均小于0.500%，计算辐射率的相对误差均小于5.000%，说明标定实验的有效性；以蜡烛火焰为研究对象，其辐射率的均方差均大于0.024，可判定蜡烛火焰为非灰体。     

云南省丽江地区倾斜面太阳总辐射计算模型对比分析

介绍5种根据水平面太阳总辐射、直接辐射、散射辐射和太阳天顶角计算南向倾斜面太阳总辐射的数学模型。利用云南省丽江地区太阳辐射观测数据,计算南向纬度倾斜面太阳总辐射值,与同期纬度倾斜面太阳总辐射观测值进行比对,并以观测值为参考,对由5种模型计算的纬度面太阳总辐射值作统计分析。结果显示:5种南向倾斜面太阳总辐射计算模型均能较好地计算出丽江地区南向纬度面上的太阳总辐射值。其中,Hay模型最适合于在不区分天气状况的条件下使用,Ma-Iqbal模型最适合于应用在阴天和多云天气状况下,而晴天条件下则最好选用Muneer模型。