基于丙酮平面激光诱导荧光气流混合比测量研究

发布时间：2017-08-04 08:42

  本文关键词：基于丙酮平面激光诱导荧光气流混合比测量研究

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【摘要】：在发动机工作过程中,燃料与空气的混合比分布决定发动机的点火性能、火焰稳定性以及有害尾气排放等问题,而这在发动机设计中起到关键作用。而发动机一般都是扩散燃烧。因此,本文利用高精度的光学诊断技术——示踪平面激光诱导荧光(PLIF)技术对扩散流场中气流混合比定量分布特性进行了测量。获得了静态空气和动态空气下的定量气流混合比分布。对甲醛、甲苯、NO和丙酮等常用的示踪粒子作了比较分析,在常温常压下,根据PLIF技术对示踪粒子的实验要求,选择出了丙酮作为气流混合比测量实验的理想示踪剂。同时根据已知的丙酮PLIF荧光强度表达式,分析了影响荧光强度的相关因素。根据荧光强度表达式的简化,提出了定量测量气流混合比的实验方案。同时,根据提出的实验方案要求,设计了一套可温控的丙酮加注系统,实现了丙酮摩尔分数的定量配比。丙酮摩尔分数定标实验,是定量测量气流混合比的基础。为了获得高信噪比图片,对丙酮的荧光寿命进行了测量,得到丙酮荧光寿命为6ns,并且确定了实验各组成部分之间的时间延迟和门宽。然后,通过实验,获得了丙酮荧光信号强度与激光能量成线性关系。当激光能量为1m J时,最适合流场测量实验。最后,利用平焰燃烧器对进行了丙酮摩尔分数定标实验,获得丙酮荧光信号强度与丙酮摩尔分数之间的函数关系。对扩散流场的气流混合比分布特性进行了定量测量。当空气射流速度为零时,气流混合比仅受燃料射流扩散作用影响,随着燃料射流速度的增加,气流混合作用减弱;当空气射流速度不为零时,气流混合比除了受到燃料射流扩散作用外,还与射流间相互扰动有关。当空气射流速度较小时,对燃料射流混合比影响较小。增大空气射流速度,射流之间的扰动增加,气流混合作用增强。
【关键词】：示踪粒子 PLIF技术 定标 混合比
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题的研究目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究进展及现状9-13
• 1.2.1 示踪粒子特性研究现状9-10
• 1.2.2 气流混合特性国内研究现状10-11
• 1.2.3 气流混合特性国外研究进展11-13
• 1.2.4 国内外研究现状分析13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 气流混合比测量理论分析15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 PLIF技术理论分析15-17
• 2.2.1 激光诱导荧光15
• 2.2.2 PLIF技术15-17
• 2.3 示踪粒子比较分析17-21
• 2.4 丙酮光物理特性21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 流场混合比定标实验24-43
• 3.1 引言24
• 3.2 丙酮PLIF定标实验装置24-30
• 3.2.1 激光器系统25-26
• 3.2.2 信号采集系统26-27
• 3.2.3 控制系统27-28
• 3.2.4 丙酮蒸汽发生器28-30
• 3.3 丙酮浓度标定实验30-42
• 3.3.1 丙酮荧光寿命实验分析30-32
• 3.3.2 丙酮荧光信号强度与能量关系32-39
• 3.3.3 丙酮浓度标定39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 扩散流场气流混合比测量研究43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 同轴燃烧器43-44
• 4.3 静态空气扩散流场混合比特性研究44-52
• 4.4 动态环境扩散流场混合比特性研究52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 成晓北;潘立;鞠洪玲;;现代车用发动机冷却系统研究进展[J];车用发动机;2008年01期

2 张万里;付雪青;何邦全;;基于PLIF的混合气温度和浓度测量及其应用[J];中国安全生产科学技术;2014年09期

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本文编号：618656