碳氢燃料燃烧中碳烟光学测试方法的研究与应用
发布时间：2021-08-30 15:16
随着近些年雾霾天气的增多和空气质量的下降,人们对生存环境也越来越关注。在机动车颗粒物排放方面,政府颁布了更加严厉的法规,汽油缸内直喷（GDI）发动机的超细颗粒物排放引起了重视。本文聚焦碳烟测量领域,首先对比研究了有关碳烟测量的光学诊断方法,对其技术发展过程、测量原理、应用效果进行了详细的对比分析,充分考虑其优缺点,最终决定采用基于双色法的激光诱导炽光法（2C-LII）作为本文的测量手段。本文建立了层流乙烯-空气扩散火焰LII测试系统和GDI光学发动机LII测试系统。标定了ICCD相机的光强响应系数,400nm波长对应的光强响应系数为2.08×10-7,600nm波长对应的光强响应系数为7.8×10-9。利用2C-LII测试方法测量高度为64mm的层流乙烯-空气扩散火焰的碳烟分布。层流乙烯-空气扩散火焰的碳烟在燃料扩散的方向上先增后减,直至完全消失,火焰高度低于28mm时,碳烟分布呈双峰状态,火焰高度超过28mm时,双峰状态的分布开始减弱,火焰中心区域的碳烟开始增多;碳烟最浓的区域位于层流乙烯-空气扩散火焰的外侧,此处碳烟体积分数最大值约为8....
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
消光法的实验装置示意图
图 1.2 双色法实验装置示意图[23]为一种依靠物体自身热辐射的测试方法，不仅能够测量燃烧温度场，在此基础上，双色法的原理较为成熟，设备构成较为简单，机这种富碳烟的燃烧过程。虽然双色法简单易行，但是双色法同
8足够强时，炽光信号的强度不受其他因素干扰，正比于燃烧火焰的碳烟体积分数，并且炽光信号的衰减速率和碳烟颗粒的尺寸大小相关。典型的 LII信号示意图如图1.3所示，激光激发后，碳烟颗粒温度随时间的衰减如图 1.4 所示。图 1.3 典型的 LII 信号[24]图 1.4 激光激发后，碳烟颗粒温度随时间的衰减[24]将激光光束通过光学仪器拓展为厚度均匀的片状激光，测试区域就可以变成一个很薄的平面，从而获得二维平面内的碳烟体积分数信息，片状激光的厚度足够薄就可以克服消光法和双色法空间分辨差的缺点。LII 信号和燃烧火焰的碳烟体积分数成正比，二者之间的系数不能直接得出，所以不能直接得到定量的碳烟体积分数，因此，需要对 LII信号进行标定。LII 信号的标定方式大致有两种：（1）McKenna 火焰的碳烟分布被认为是均匀的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光诱导炽光法进行碳烟测量的研究进展[J]. 刘福水,花阳,吴晗,高永利,吴昊. 实验流体力学. 2017(01)
[2]车用汽油机颗粒物生成机理及排放特性研究进展[J]. 帅石金,董哲林,郑荣,王步宇,付海超,徐宏明,王建昕. 内燃机学报. 2016(02)
[3]机动车尾气对人体健康的危害[J]. 范武波,陈军辉,钱骏,叶宏. 中国环境管理. 2016(01)
[4]利用激光诱导炽光法定量测量柴油机缸内燃烧过程碳烟体积分数[J]. 唐青龙,张鹏,刘海峰,尧命发. 物理化学学报. 2015(05)
[5]掺混含氧燃料的柴油替代物部分预混火焰中多环芳香烃的荧光光谱和碳烟浓度[J]. 张鹏,刘海峰,陈贝凌,唐青龙,尧命发. 物理化学学报. 2015(01)
[6]缸内直喷汽油机微粒排放特性的试验研究[J]. 帅石金,郑荣,王银辉,付海超,徐宏明. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[7]激光能量密度对激光诱导炽光技术测试碳烟粒径的影响[J]. 高永利,何旭,李红梅,刘凤山,李向荣,刘福水. 红外与激光工程. 2014(08)
[8]正庚烷喷雾扩散火焰中碳烟体积分数的定量测量[J]. 郑亮,肖国炜,王建昕,帅石金. 内燃机学报. 2014(01)
[9]激光诱导炽光法定量测量碳烟[J]. 岳宗宇,张鹏,陈贝凌,刘海峰,郑尊清,尧命发. 燃烧科学与技术. 2013(05)
[10]激光诱导炽光技术测试过程的数值模拟[J]. 何旭,李红梅,郑亮,齐运亮,王建昕. 北京理工大学学报. 2012(10)
博士论文
[1]用激光诱导炽光法研究燃烧过程中的碳烟生成特性[D]. 郑亮.清华大学 2014
[2]缸内直喷汽油机排气微粒物理化学特征的研究[D]. 潘锁柱.天津大学 2012
[3]电场作用下火焰中碳烟颗粒的分布与聚积规律[D]. 王宇.清华大学 2009
硕士论文
[1]缸内直喷汽油机稳态工况微粒排放特性研究[D]. 赵玉祥.吉林大学 2017
[2]激光诱导炽光法的仿真与实验研究[D]. 江宇超.吉林大学 2016
[3]基于激光诱导炽光法对直喷汽油机缸内燃烧碳烟的测量[D]. 李宏涛.吉林大学 2016
[4]直喷汽油机光学测试平台的开发[D]. 王亚川.吉林大学 2015
[5]1.4T GDI汽油机排气微粒浓度及粒径分布特性研究[D]. 于凯.吉林大学 2014
[6]缸内直喷汽油机轿车微粒排放特性研究[D]. 柳光洋.吉林大学 2014
[7]复杂介质中PM2.5的激光测量研究[D]. 左磊.浙江大学 2014
[8]基于火焰图像求取温度场的双色法测温系统设计[D]. 曾志斌.华中科技大学 2013
[9]基于激光诱导炽光法的碳烟测量方法研究[D]. 岳宗宇.天津大学 2012
[10]缸内直喷（GDI）汽油机微粒排放粒径分布特性研究[D]. 原达.天津大学 2012
本文编号：3373018
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
消光法的实验装置示意图
图 1.2 双色法实验装置示意图[23]为一种依靠物体自身热辐射的测试方法，不仅能够测量燃烧温度场，在此基础上，双色法的原理较为成熟，设备构成较为简单，机这种富碳烟的燃烧过程。虽然双色法简单易行，但是双色法同
8足够强时，炽光信号的强度不受其他因素干扰，正比于燃烧火焰的碳烟体积分数，并且炽光信号的衰减速率和碳烟颗粒的尺寸大小相关。典型的 LII信号示意图如图1.3所示，激光激发后，碳烟颗粒温度随时间的衰减如图 1.4 所示。图 1.3 典型的 LII 信号[24]图 1.4 激光激发后，碳烟颗粒温度随时间的衰减[24]将激光光束通过光学仪器拓展为厚度均匀的片状激光，测试区域就可以变成一个很薄的平面，从而获得二维平面内的碳烟体积分数信息，片状激光的厚度足够薄就可以克服消光法和双色法空间分辨差的缺点。LII 信号和燃烧火焰的碳烟体积分数成正比，二者之间的系数不能直接得出，所以不能直接得到定量的碳烟体积分数，因此，需要对 LII信号进行标定。LII 信号的标定方式大致有两种：（1）McKenna 火焰的碳烟分布被认为是均匀的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光诱导炽光法进行碳烟测量的研究进展[J]. 刘福水,花阳,吴晗,高永利,吴昊. 实验流体力学. 2017(01)
[2]车用汽油机颗粒物生成机理及排放特性研究进展[J]. 帅石金,董哲林,郑荣,王步宇,付海超,徐宏明,王建昕. 内燃机学报. 2016(02)
[3]机动车尾气对人体健康的危害[J]. 范武波,陈军辉,钱骏,叶宏. 中国环境管理. 2016(01)
[4]利用激光诱导炽光法定量测量柴油机缸内燃烧过程碳烟体积分数[J]. 唐青龙,张鹏,刘海峰,尧命发. 物理化学学报. 2015(05)
[5]掺混含氧燃料的柴油替代物部分预混火焰中多环芳香烃的荧光光谱和碳烟浓度[J]. 张鹏,刘海峰,陈贝凌,唐青龙,尧命发. 物理化学学报. 2015(01)
[6]缸内直喷汽油机微粒排放特性的试验研究[J]. 帅石金,郑荣,王银辉,付海超,徐宏明. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[7]激光能量密度对激光诱导炽光技术测试碳烟粒径的影响[J]. 高永利,何旭,李红梅,刘凤山,李向荣,刘福水. 红外与激光工程. 2014(08)
[8]正庚烷喷雾扩散火焰中碳烟体积分数的定量测量[J]. 郑亮,肖国炜,王建昕,帅石金. 内燃机学报. 2014(01)
[9]激光诱导炽光法定量测量碳烟[J]. 岳宗宇,张鹏,陈贝凌,刘海峰,郑尊清,尧命发. 燃烧科学与技术. 2013(05)
[10]激光诱导炽光技术测试过程的数值模拟[J]. 何旭,李红梅,郑亮,齐运亮,王建昕. 北京理工大学学报. 2012(10)
博士论文
[1]用激光诱导炽光法研究燃烧过程中的碳烟生成特性[D]. 郑亮.清华大学 2014
[2]缸内直喷汽油机排气微粒物理化学特征的研究[D]. 潘锁柱.天津大学 2012
[3]电场作用下火焰中碳烟颗粒的分布与聚积规律[D]. 王宇.清华大学 2009
硕士论文
[1]缸内直喷汽油机稳态工况微粒排放特性研究[D]. 赵玉祥.吉林大学 2017
[2]激光诱导炽光法的仿真与实验研究[D]. 江宇超.吉林大学 2016
[3]基于激光诱导炽光法对直喷汽油机缸内燃烧碳烟的测量[D]. 李宏涛.吉林大学 2016
[4]直喷汽油机光学测试平台的开发[D]. 王亚川.吉林大学 2015
[5]1.4T GDI汽油机排气微粒浓度及粒径分布特性研究[D]. 于凯.吉林大学 2014
[6]缸内直喷汽油机轿车微粒排放特性研究[D]. 柳光洋.吉林大学 2014
[7]复杂介质中PM2.5的激光测量研究[D]. 左磊.浙江大学 2014
[8]基于火焰图像求取温度场的双色法测温系统设计[D]. 曾志斌.华中科技大学 2013
[9]基于激光诱导炽光法的碳烟测量方法研究[D]. 岳宗宇.天津大学 2012
[10]缸内直喷（GDI）汽油机微粒排放粒径分布特性研究[D]. 原达.天津大学 2012
本文编号：3373018
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