火焰化学发光三维重建方法的研究
[Abstract]:The turbulent motion in the cylinder of gasoline engine and the uneven distribution of the working fluid make the flame in the cylinder take on complex shape in three dimensional space, which affects the development of the flame and the interaction between the flame and the unburned mixture. Therefore, it is of great significance to study the strong coupling mechanism between mass transfer, heat transfer and chemical reaction kinetics in the three-dimensional turbulent combustion region. At present, an important problem in the related research is that the two-dimensional measurement results of conventional combustion diagnosis techniques do not match the three-dimensional characteristics of turbulent combustion. In order to solve this problem, the flame chemiluminescence three-dimensional reconstruction technique is used to diagnose combustion, and multi-angle flame image integral data are used to reconstruct the spatial distribution of radiation intensity in the combustion region, and the three-dimensional characteristic information of the flame is obtained. The geometric imaging model and the spatial distribution function of flame radiation intensity are simplified respectively in view of the photoelectric conversion process of the camera, and then the simplified flame imaging model is deduced. The relationship between the spatial distribution of radiation intensity in the combustion region and the pixel value of the photograph is described from a mathematical point of view. A ill-conditioned matrix with radiation intensity as a variable is established, and the three-dimensional reconstruction of flame chemiluminescence is transformed into the solution of the ill-conditioned matrix. The model coefficients are calculated by using the geometric properties of the convex polygon and the quasi-Monte Carlo algorithm. In this paper, algebraic reconstruction method is used to solve the ill-conditioned matrix. Based on the simplified flame imaging model, a virtual flame reconstruction computing platform was built in MATLAB environment, which was used to simulate the three-dimensional reconstruction process of flame chemiluminescence, and the influence of basic reconstruction parameters on the reconstruction results was studied. In this paper, a series of virtual flames are constructed according to the flame characteristics of gasoline engine in mixed combustion mode. The influence of shooting angle number and image resolution on reconstruction accuracy is studied on the virtual flame reconstruction computing platform, and the error distribution characteristics of reconstruction flame are analyzed. The iterative convergence criterion of algebraic reconstruction method is optimized. Based on the simplified flame imaging model, a multi-angle image capturing system of Mick lamp flame was built in MATLAB environment. Based on this platform, the CH* spatial distribution reconstruction in the combustion region is successfully realized based on the multi-angle Mick lamp flame image data. The reconstruction results reveal the three-dimensional spatial structure of the front surface of the Mick lamp flame, and prove the effectiveness and potential of this technique in the complex turbulent flame reconstruction.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TK411
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,本文编号:2401547
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