基于激光彩虹法的液滴蒸发率温度特性测量

发布时间：2023-03-11 06:38

　　蒸发过程广泛存在于液体雾化及相关工业中,单液滴的蒸发是一种重要的蒸发研究方法,其中高速摄影法是最为常见的单液滴蒸发测量手段,目前其直径分辨率10μm量级,然而高速、高分辨率成像系统价格昂贵,但其采集速度仍不能满足高温下高蒸发液体尺寸的快速变化。激光彩虹测量方法通过一阶彩虹ripple结构测量液滴直径和ripple结构平移时对应的相位差实现液滴直径微小变化的测量。具有方法简单、测量精度高等特点。本论文将彩虹测量方法用于液滴蒸发温度特性的测量。首先利用球粒子Mie散射理论,仿真计算了液滴一阶彩虹强度分布中ripple频率与直径的关系,对2mm尺寸的水滴直径测量精度为5μm;常温下水和无水乙醇液滴一阶彩虹ripple结构变化一个周期对应直径变化分别为0.256μm和0.242μm,该结果表明彩虹法对直径的变化量测量精度可达几纳米;该测量方法仅需使用线阵CCD采集液滴子午面上一维彩虹强度分布,且无需对一阶彩虹角度进行定量标定,在降低光强采集系统要求同时大大简化了测量系统结构。上述分析结果为液滴蒸发实验系统设计和实验测量提供理论指导。本文设计并搭建了基于高速线阵CCD采集彩虹信号强度的液滴蒸发测...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 选题意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 液滴蒸发的国内外研究现状
        1.2.2 激光彩虹法的国内外研究现状
    1.3 论文主要内容及框架
第二章 激光彩虹测量相关理论基础
    2.1 彩虹理论概述
    2.2 彩虹强度分布及频谱特性
        2.2.1 f_ripple附近频谱拟合与f_ripple获得
        2.2.2 f_ripple与直径的关系
        2.2.3 不同折射率下直径与f_ripple关系
    2.3 激光彩虹直径绝对测量和相对测量方法
        2.3.1 激光彩虹直径绝对测量方法
        2.3.2 激光彩虹直径相对测量方法
    2.4 章节小结
第三章 液滴蒸发率激光彩虹测量系统设计及搭建
    3.1 液滴蒸发率激光彩虹测量原理及要求
        3.1.1 系统设计原理
        3.1.2 系统设计基本要求
    3.2 激光彩虹实验系统设计实现
        3.2.1 光路系统
        3.2.2 液滴加热及控制系统
        3.2.3 信号采集及软件处理系统
    3.3 光学玻璃对彩虹散射角宽度的影响分析
        3.3.1 光学玻璃对CCD测量角宽度影响理论分析
        3.3.2 角宽度影响模拟计算
    3.4 章节小结
第四章 激光彩虹液滴蒸发温度特性实验测量
    4.1 液滴蒸发特性参量
        4.1.1 蒸发参量描述
        4.1.2 液滴球形度测量
    4.2 水滴蒸发特性实验测量
        4.2.1 纯水的折射率和密度
        4.2.2 激光彩虹法测量常温下液滴直径及其变化
        4.2.3 水滴的蒸发特性结果与分析
    4.3 无水乙醇液滴的蒸发特性测量
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3759387