基于TDLAS的二维温度分布断层诊断技术

发布时间：2023-12-24 19:19

　　本文根据航空发动机燃烧室燃烧流场诊断的迫切需求,针对燃烧过程中的温度分布,搭建了 TDLAS测量系统,并引入ART算法,对温度场的二维分布进行了重建。主要内容和结果如下:(1)根据TDLAS技术的谱线选择原则,选取了 H20的两条吸收谱线7203.89cm-1和7306.75cm-1作为测温谱线对。基于直接吸收法,搭建了 TDLAS实验系统,实验采用时分复用的方式,设计了两路光线垂直交叉穿过被测流场的实验,并利用Python编写的程序对实验数据进行了一系列处理,计算出温度值。利用热电偶对测量的温度进行了比对,验证了该系统具有一定的精度和可靠性,并分析了误差的影响因素。(2)为达到重建燃烧场二维平面温度分布的目的,引入了代数迭代算法(ART),并详细介绍了 ART算法的实现过程。基于此算法,进行了一系列的数值模拟,得出了如下几个结论:1)当网格数量一定时,光线数量越多重建效果越好;2当被测区域网格一定且光线数量相同时,划分网格越密,重建效果越好;3)当网格数量一定时,随着入射光数量的增加,重建效果越来越好,当光线数量达到一定值时,重建效果趋于最佳稳定状态;4)光线距与网格距的比值在0.5...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 燃烧流场温度测量方法分类
    1.3 TDLAS技术的国内外发展现状
        1.3.1 均匀流场一维诊断研究进展
        1.3.2 非均匀流场一维诊断研究进展
        1.3.3 非均匀流场二维诊断研究进展
    1.4 论文的主要研究内容
第二章 激光吸收光谱的基本理论
    2.1 TDLAS基础理论
        2.1.1 辐射跃迁
        2.1.2 Beer-Lambert吸收定律
        2.1.3 吸收谱线的线型函数
    2.2 TDLAS测量方式
        2.2.1 直接吸收光谱法
        2.2.2 波长调制光谱法
    2.3 本章小结
第三章 直接吸收法
    3.1 谱线选择原则
    3.2 实验系统简介
        3.2.1 硬件介绍
        3.2.2 软件介绍
    3.3 时分复用
    3.4 实验过程
    3.5 实验验证
    3.6 实验结果及误差分析
    3.7 本章小结
第四章 基于TDLAS的二维图像重建研究
    4.1 CT技术简介
    4.2 ART迭代算法
        4.2.1 ART算法原理
        4.2.2 投影系数的递推计算
    4.3 光线分布规律
        4.3.1 单峰温度场
        4.3.2 虚拟光线
        4.3.3 非对称温度场
    4.4 本章小结
第五章 燃烧场二维温度分布测量
    5.1 实验系统简介
    5.2 实验过程
    5.3 实验结果及误差分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
附件 TDLAS程序
    主程序 (Python)
    子程序0 (part0)
    子程序1 (part1)
    子程序2 (part2)
    子程序3 (part3)
    子程序4 (part4)
    子程序5 (parts)
    子程序6 (part6)
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文



本文编号：3875150