基于PLIF技术的煤油替代燃料混合比测量实验研究
发布时间：2021-09-02 05:56
煤油是航空航天发动机常用的燃料之一,其作为液体碳氢燃料在发动机工作过程中必须经过喷注、雾化、蒸发、掺混、点火和燃烧过程。其中,混合过程十分重要,煤油/空气（氧气）局部混合比决定了发动机是否能成功点火及高效燃烧。因此,有必要测量发动机燃烧室中的煤油/空气混合比的时空分布,为新型喷注技术的研发提供基础数据,为新型喷注技术的性能考核提供测量手段。本文基于平面激光诱导荧光（PLIF）技术,探究喷射场中煤油替代燃料混合比分布特性的定量测量方法。煤油中荧光物质主要为1,2,4-三甲基苯、萘、1-甲基萘和1,3-二甲基萘。比较分析了这四种物质的物理和化学特性,由于1,3-二甲基萘的荧光对温度变化不敏感,且其荧光受温度影响有较好的规律性,符合本实验对示踪剂的要求,选择1,3-二甲基萘作为示踪剂。对比常见烷烃与国产煤油的物理化学性质,选取正十一烷作为国产煤油的替代燃料。由1,3-二甲基萘荧光强度表达式出发,分析了其荧光强度的影响因素,结合实验条件,简化了荧光强度表达式,提出了对喷射场中煤油混合比空间分布的定量测量方案。利用煤油蒸发预混系统,实现了替代燃料混合比的定量配比。探究1,3-二甲基萘荧光信号受温...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
温度对萘荧光强度及其光谱的影响（a.荧光光谱；b.荧光强度）
并在后续的工作中，利用激光诱导击穿光谱技术（LIBS：laserinducedbreakdown spectroscopy）在高压下对预混煤油/空气气体进行局部定量混合比测量[2]。文章中指出，随着压力增加，Hα谱线的半高宽增加，且成线性函数关系：HFWHM=0.32P+1.27。为定量测量预混煤油/空气空间混合比分布提供压力数据。研究成果如图 1-7 所示。(a) (b)图 1-6 压强与氧气浓度对煤油荧光信号的影响（a. 压强；b. 氧气浓度）
本实验的实验方案，分析简化了影响荧光信号强度的参量，重点考察与温度气体和激光强度的关系。给出了加热预混喷射场中燃料混合比分布定量测验方法。2 PLIF 技术基本理论分析利用待测流场中本身的荧光物质或掺混到流场中的示踪剂，在经过特定波会发出荧光，并通过荧光强度的空间分布反应流场结构以及流场中特定参数术被称为为激光诱导荧光(LIF：Laser Induced Fluorescence)技术。将激光器线状激光通过光学器件整形为片状光束，即可实现拍摄片状激光作用平面结构及其参数空间分布的图像，该技术被称为平面激光诱导荧光(PLIF：Pser Induced Fluorescence)技术。图 2-1 为 PLIF 技术流场诊断典型实验装置示意图。图中 PLIF 实验装置四部分构成：激光器负责发出指定波长的激光；片光整形系统负责将线状光为片状激光光束；数字延时器负责控制实验中各个仪器之间的延时；相机负场中待测物质产生的荧光信号进行探测和记录。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超燃发动机流场组分浓度的在线测量[J]. 张振荣,李国华,叶景峰,胡志云,邵珺,王晟. 光学精密工程. 2016(04)
[2]RP-3航空煤油替代燃料及其化学反应动力学模型[J]. 郑东,于维铭,钟北京. 物理化学学报. 2015(04)
[3]RP-3航空煤油模拟替代燃料的化学反应简化机理[J]. 曾文,李海霞,马洪安,梁双,陈保东. 推进技术. 2014(08)
[4]RP-3航空煤油燃烧的详细和简化化学动力学模型[J]. 肖保国,杨顺华,赵慧勇,钱炜祺,乐嘉陵. 航空动力学报. 2010(09)
[5]高速冷态气流中煤油雾化现象的实验研究[J]. 费立森,徐胜利,王昌建,李强,黄生洪. 中国科学（E辑:技术科学）. 2008(01)
[6]航空燃料超临界热裂解过程中焦炭的形成[J]. 朱玉红,余彩香,李子木,米镇涛,张香文. 石油化工. 2006(12)
博士论文
[1]超声速燃烧室中凹腔上游横向喷注燃料的流动、混合与燃烧特性研究[D]. 耿辉.国防科学技术大学 2007
硕士论文
[1]基于丙酮平面激光诱导荧光气流混合比测量研究[D]. 周淼.哈尔滨工业大学 2015
[2]预混火焰中一氧化氮平面激光诱导荧光测量方法研究[D]. 盛洁.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3378448
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
温度对萘荧光强度及其光谱的影响（a.荧光光谱；b.荧光强度）
并在后续的工作中，利用激光诱导击穿光谱技术（LIBS：laserinducedbreakdown spectroscopy）在高压下对预混煤油/空气气体进行局部定量混合比测量[2]。文章中指出，随着压力增加，Hα谱线的半高宽增加，且成线性函数关系：HFWHM=0.32P+1.27。为定量测量预混煤油/空气空间混合比分布提供压力数据。研究成果如图 1-7 所示。(a) (b)图 1-6 压强与氧气浓度对煤油荧光信号的影响（a. 压强；b. 氧气浓度）
本实验的实验方案，分析简化了影响荧光信号强度的参量，重点考察与温度气体和激光强度的关系。给出了加热预混喷射场中燃料混合比分布定量测验方法。2 PLIF 技术基本理论分析利用待测流场中本身的荧光物质或掺混到流场中的示踪剂，在经过特定波会发出荧光，并通过荧光强度的空间分布反应流场结构以及流场中特定参数术被称为为激光诱导荧光(LIF：Laser Induced Fluorescence)技术。将激光器线状激光通过光学器件整形为片状光束，即可实现拍摄片状激光作用平面结构及其参数空间分布的图像，该技术被称为平面激光诱导荧光(PLIF：Pser Induced Fluorescence)技术。图 2-1 为 PLIF 技术流场诊断典型实验装置示意图。图中 PLIF 实验装置四部分构成：激光器负责发出指定波长的激光；片光整形系统负责将线状光为片状激光光束；数字延时器负责控制实验中各个仪器之间的延时；相机负场中待测物质产生的荧光信号进行探测和记录。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超燃发动机流场组分浓度的在线测量[J]. 张振荣,李国华,叶景峰,胡志云,邵珺,王晟. 光学精密工程. 2016(04)
[2]RP-3航空煤油替代燃料及其化学反应动力学模型[J]. 郑东,于维铭,钟北京. 物理化学学报. 2015(04)
[3]RP-3航空煤油模拟替代燃料的化学反应简化机理[J]. 曾文,李海霞,马洪安,梁双,陈保东. 推进技术. 2014(08)
[4]RP-3航空煤油燃烧的详细和简化化学动力学模型[J]. 肖保国,杨顺华,赵慧勇,钱炜祺,乐嘉陵. 航空动力学报. 2010(09)
[5]高速冷态气流中煤油雾化现象的实验研究[J]. 费立森,徐胜利,王昌建,李强,黄生洪. 中国科学（E辑:技术科学）. 2008(01)
[6]航空燃料超临界热裂解过程中焦炭的形成[J]. 朱玉红,余彩香,李子木,米镇涛,张香文. 石油化工. 2006(12)
博士论文
[1]超声速燃烧室中凹腔上游横向喷注燃料的流动、混合与燃烧特性研究[D]. 耿辉.国防科学技术大学 2007
硕士论文
[1]基于丙酮平面激光诱导荧光气流混合比测量研究[D]. 周淼.哈尔滨工业大学 2015
[2]预混火焰中一氧化氮平面激光诱导荧光测量方法研究[D]. 盛洁.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3378448
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