高温高压流场温度激光光谱测量方法研究

发布时间：2024-12-27 02:25

　　经过40多年的发展,可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,简称TDLAS)技术在流场参数传感方面日渐成熟,该技术可实现非接触、原位测量,尤其是在恶劣的燃烧流场诊断中,具有很好的环境适应性。高温高压流场普遍存在于各种能源系统(如煤气化炉,爆震燃烧器,均质压燃发动机等),利用吸收光谱方法对该类型流场诊断将面临很大挑战,比如光束偏转,非吸收损耗,辐射干扰以及压力升高带来的光谱重叠和展宽。TDLAS可分为直接吸收(Direct Absorption,简称DA)和波长调制光谱(Wavelength Modulation Spectroscopy,简称WMS)两种技术,本文以碳氢燃料主要燃烧产物之一——H20作为目标分子,研究了利用扣除背景的WMS-2f/1f峰值反演高温高压燃烧场温度的方法,选取H20在7185.6cm-1、6807.834cm-1、7444.3 5/3 7cm-1附近的三条吸收线作为研究对象,建立了基于波长调制技术的精确吸收模型,实现了固定压强下,流场温度和浓度轮换迭代反演方法,并在最高压强10.58at...

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１多流场参数同时测量示意图??

来发展迅速，具有高时空分辨、高选择性、易于小型化、成本较低等优点，可??实现温度、压强、流速、组分等多参数测量，适用于燃烧诊断和过程控制，尤??其对环境恶劣（高温、高压、非吸收损耗较高）的流场诊断具有优势。如图１－１??所示，为利用多波长复用技术对焚化炉实现温度、Ｈ２０的原位测量....

图２．１简谐振动模型??

第２章吸收光谱原理光谱??需要两个条件：一是红外光的能量恰好等差；二是红外活性的跃迁需要满足偶极矩是分子的振－转光谱，振－光谱一般具有Ｒ、，但有些分子具有Ｑ分支，转动态不变（子的振动，可近似看作由弹簧连接着的小键长为弹簧的长度，用ｒ表示，原子的质近似为简谐振动，如下图所示：??ｍ....

图２．?２?ｆｆｃＯ本征振动模式??

ｗ?Ｉｆｌｆｌｍｆｌｌｆｉ?ｗ??？－ＨＶＷＷＷＷＶＩ—？??图２．１简谐振动模型??双原子分子振动体系被称为谐振子，该体系的振动频率由胡克定律导出：??（２．?１）??２ｔｔｃ＼?ｈ??该表达式中，ｃ?＝?３ｘｌ〇８ｍ／ｓ表示光速，Ａ：表示化学键力常数，单位：Ｎ／ｍ，?／／表?....

图２．３直接吸收光谱技术原理图??

图２．３直接吸收光谱技术原理图??＝广?Ａ?Ｗ?？?（７Ｘｘ））?〇?－?ｕ。，）办／＝１?／＝１??射光强，Ｐ?（单位：ａｔｍ）是介质的总压强，Ｘ，〇ｃ）是分子数，ｒ〇ｃ）（单位：Ｋ）是位置；ｃ处的温度，Ｋ表示分子种吸收线总数，（单位：ｃｎｆ＾ａｔｎｆ１）表示分子／第／条吸示分....

本文编号：4020997