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雙色法測(cè)量火焰溫度分布的實(shí)驗(yàn)研究

雙色法測(cè)量火焰溫度分布的實(shí)驗(yàn)研究

一、Experimental Study on Measurement of Flame Temperature Distribution Using the Two-Color Method(論文文獻(xiàn)綜述)

祁勝[1](2021)在《基于光學(xué)診斷的煤與生物質(zhì)顆?;旌现鸺叭紵匦匝芯俊肺闹刑岢雒鎸?duì)嚴(yán)峻的碳減排形勢(shì),我國(guó)必須兼顧煤炭資源的清潔高效利用和可再生能源的開發(fā),而煤與生物質(zhì)混合燃燒正是化石燃料與可再生能源聯(lián)合利用的重要方式。生物質(zhì)具有碳中性的優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也有著密度低、熱值低、堿金屬含量高等特點(diǎn)。微觀結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成的差異導(dǎo)致生物質(zhì)的著火及燃燒特性與煤炭有很大區(qū)別,若要在現(xiàn)有的煤粉燃燒設(shè)備中直接利用生物質(zhì)燃料,則需對(duì)煤與生物質(zhì)的著火及燃燒特性有更加清晰的認(rèn)識(shí)。此外,現(xiàn)有的針對(duì)煤與生物質(zhì)混燃特性的研究多采用固定床反應(yīng)器、沉降爐以及離線測(cè)量手段,實(shí)驗(yàn)工況較為簡(jiǎn)單,缺少?gòu)?fù)雜燃燒環(huán)境中煤與生物質(zhì)混燃的在線測(cè)量數(shù)據(jù)。針對(duì)上述問(wèn)題,本文搭建了基于Hencken型平面火焰燃燒器的攜帶流反應(yīng)系統(tǒng),提供了接近真實(shí)工業(yè)爐膛的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,結(jié)合光學(xué)診斷技術(shù),開展了多尺度、多工況的研究工作。首先,以煤及生物質(zhì)單顆粒(粒徑小于200μm)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,搭建了具有光譜分辨、時(shí)間分辨的單顆粒燃燒光學(xué)測(cè)量系統(tǒng),全面分析了煤及生物質(zhì)單顆粒的揮發(fā)分、焦炭燃燒全周期過(guò)程,重點(diǎn)關(guān)注單顆粒的著火及揮發(fā)分燃燒特性。研究表明,燃料的著火延遲時(shí)間隨揮發(fā)分含量的增加而線性下降。在多數(shù)工況中,生物質(zhì)及褐煤?jiǎn)晤w粒的著火模式為均相著火,而煙煤?jiǎn)晤w粒則為異相著火,利用化學(xué)滲透脫揮發(fā)分(CPD)模型分析了燃料熱解特性差異對(duì)著火模式的影響。針對(duì)富氧燃燒工況,研究發(fā)現(xiàn)CO2氣氛對(duì)顆粒的著火及燃燒有著顯著的抑制效應(yīng)。煙氣溫度及氧含量的增加能夠降低單顆粒的著火延遲時(shí)間。對(duì)于生物質(zhì)及褐煤?jiǎn)晤w粒,顆粒粒徑的減小會(huì)縮短著火延遲時(shí)間,但對(duì)于異相著火的準(zhǔn)東煤?jiǎn)晤w粒,在某些粒徑范圍內(nèi),粒徑的減小反而會(huì)導(dǎo)致著火滯后。隨后,將研究對(duì)象拓展至煤與生物質(zhì)顆粒群的射流燃燒,采用OH自由基的平面激光誘導(dǎo)熒光(OH-PLIF)技術(shù)觀測(cè)了燃料顆粒群射流燃燒的揮發(fā)分火焰結(jié)構(gòu),基于火焰圖像分析,系統(tǒng)探究了雷諾數(shù)、溫度、氧含量、生物質(zhì)摻混比例等因素對(duì)顆粒群著火及燃燒穩(wěn)定性的影響規(guī)律,為合理設(shè)計(jì)湍流條件下煤與生物質(zhì)的混燃工況提供數(shù)據(jù)參考。研究表明,在湍流工況中,氣流的卷吸作用和顆粒的彌散效應(yīng)強(qiáng)化了燃料顆粒群與環(huán)境煙氣間的熱流及物質(zhì)傳遞,射流著火延遲時(shí)間大幅縮短。環(huán)境溫度及送風(fēng)氧含量的升高也能提升顆粒群的著火特性,但是一旦超出某一閾值,其對(duì)著火特性的提升效果會(huì)變?nèi)?控制顆粒群著火行為的主導(dǎo)因素發(fā)生改變。針對(duì)煤與生物質(zhì)混合燃燒的研究發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)揮發(fā)分含量高且脫揮發(fā)分、著火溫度較低的特性確實(shí)會(huì)促進(jìn)混合燃料的著火,但是在湍流工況中,若直接等質(zhì)量地用生物質(zhì)去替換煤粉,隨著生物質(zhì)摻混比例的增加,群燃火焰會(huì)顯著變?nèi)?這是因?yàn)樯镔|(zhì)顆粒密度低、易向射流徑向彌散的特點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致射流剛性變差,不利于顆粒群團(tuán)聚和群燃的發(fā)生,同時(shí),生物質(zhì)燃燒溫度低,進(jìn)一步導(dǎo)致混燃穩(wěn)定性下降。在當(dāng)前研究工況中,向煤粉中摻混20%生物質(zhì)的整體燃燒效果最佳。進(jìn)一步地,針對(duì)準(zhǔn)東煤及生物質(zhì)燃料中堿金屬含量高的特點(diǎn),聯(lián)用單顆粒光學(xué)測(cè)量和熱重分析等測(cè)試方法,結(jié)合萃取、負(fù)載堿金屬等處理手段,研究了燃料燃燒過(guò)程中不同類型堿金屬的析出及催化燃燒特性,進(jìn)一步驗(yàn)證煤與生物質(zhì)混合燃燒的協(xié)同作用。研究表明,對(duì)于均相著火的玉米秸稈、楊木等生物質(zhì)顆粒,K、Na的釋放有著明顯的兩個(gè)階段,即:揮發(fā)分階段和焦炭階段,每個(gè)階段對(duì)應(yīng)著不同類型的堿金屬釋放;而對(duì)于異相著火的準(zhǔn)東煤顆粒,整個(gè)燃燒過(guò)程中只存在一個(gè)Na釋放峰。光學(xué)測(cè)量結(jié)果表明,堿金屬對(duì)單顆粒揮發(fā)分氣相火焰燃燒強(qiáng)度的影響較小,但能夠顯著提升焦炭的燃燒反應(yīng)活性及燃燒強(qiáng)度,尤其對(duì)于生物質(zhì),含量較低的有機(jī)堿金屬在焦炭燃燒階段起著重要的催化作用。結(jié)合熱重實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在燃料熱解過(guò)程中,堿金屬起著調(diào)控?zé)峤猱a(chǎn)物種類的作用;在焦炭燃燒過(guò)程中,堿金屬通過(guò)-CA(C代表焦炭、A代表堿金屬)氧化-還原循環(huán)機(jī)制促進(jìn)焦炭的燃燒,降低反應(yīng)活化能,證明了在煤與生物質(zhì)混燃過(guò)程中,生物質(zhì)釋放的K能夠提升煤粉焦炭的著火及燃燒特性,促進(jìn)混合燃料的燃盡。此外,實(shí)際燃燒設(shè)備常以預(yù)熱后的空氣作為氧化劑,本文針對(duì)氣體預(yù)熱會(huì)對(duì)燃燒過(guò)程中碳煙生成量產(chǎn)生顯著影響的問(wèn)題,建立了一系列邊界條件清晰的氣體預(yù)熱型(293 K~723 K)碳煙火焰,采用激光誘導(dǎo)白熾光(LII)技術(shù)及雙色法測(cè)量了火焰中的碳煙體積濃度及溫度分布,探究了氣體預(yù)熱及氮?dú)馓砑訉?duì)碳煙生成的影響機(jī)制,豐富了碳煙火焰數(shù)據(jù)庫(kù)。研究表明,隨著燃料及伴流空氣預(yù)熱溫度的升高,火焰整體溫度上升,碳煙前驅(qū)物的生成加速,碳煙演化速率加快,碳煙生成總量增加。在碳煙生成秉性較弱的火焰中(如甲烷火焰),這種強(qiáng)化作用更為顯著,當(dāng)氣體預(yù)熱溫度從室溫升至673 K時(shí),甲烷火焰的軸向碳煙生成速率增長(zhǎng)了近4倍。極高碳煙生成量所帶來(lái)的不完全燃燒熱損失和碳煙輻射熱損失導(dǎo)致丙烷及乙烯火焰中心區(qū)域的碳煙溫度出現(xiàn)隨氣體預(yù)熱溫度升高而降低的反?,F(xiàn)象。添加N2能夠顯著抑制碳煙生成,其主要原因是N2的稀釋作用和熱作用,只有在向碳煙生成量極高的火焰中添加N2時(shí),前者才會(huì)占主導(dǎo)地位。

婁春,張魯棟,蒲旸,張仲儂,李智聰,陳鵬飛[2](2021)在《基于自發(fā)輻射分析的被動(dòng)式燃燒診斷技術(shù)研究進(jìn)展》文中認(rèn)為被動(dòng)式燃燒診斷技術(shù)是利用火焰自發(fā)射輻射信息進(jìn)行燃燒診斷的一項(xiàng)技術(shù),具有非接觸、對(duì)環(huán)境要求不高、系統(tǒng)緊湊、易于實(shí)施等特點(diǎn),在燃燒場(chǎng)在線測(cè)量及診斷中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。首先,分析了各類燃燒診斷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及局限;其次,結(jié)合華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開展的被動(dòng)式燃燒測(cè)量診斷研究工作,從火焰發(fā)射光譜、火焰圖像處理、熱輻射成像技術(shù)三個(gè)方面介紹了自發(fā)輻射燃燒診斷技術(shù)的基本原理及研究現(xiàn)狀,利用這三種技術(shù),可實(shí)現(xiàn)燃燒狀態(tài)定性分析以及燃燒流場(chǎng)中溫度、組分體積分?jǐn)?shù)等燃燒關(guān)鍵信息的定量計(jì)算;最后,指出了自發(fā)輻射燃燒診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),即:獲得更豐富的檢測(cè)信號(hào)、更高的檢測(cè)分辨率和精度以及更多的檢測(cè)結(jié)果。

顏杰[3](2021)在《船用柴油機(jī)缸內(nèi)火焰燃燒瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布特性研究》文中研究表明為了應(yīng)對(duì)愈發(fā)嚴(yán)格的排放法規(guī),提高能源利用率成為了最為有效的舉措之一。內(nèi)燃機(jī)朝著大功率,高熱效率的方向發(fā)展,研究?jī)?nèi)燃機(jī)的手段也在不斷變化。其中缸內(nèi)燃燒作為內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中的重心,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性起決定作用。火焰溫度場(chǎng)和碳煙濃度是衡量燃燒過(guò)程的重要指標(biāo),對(duì)研究燃燒機(jī)理、提高性能、降低排放具有指導(dǎo)意義。非接觸式測(cè)溫技術(shù)方法較多,但一般系統(tǒng)較為復(fù)雜,成本較高,適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力較弱,在缸內(nèi)直接測(cè)量難以實(shí)現(xiàn),尤其是大空間尺度的連續(xù)測(cè)量。雙色法作為先進(jìn)的光學(xué)測(cè)試手段,具有實(shí)時(shí)測(cè)量,空間解析度高,光路簡(jiǎn)單,信號(hào)干擾少等優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)火焰時(shí)空演化過(guò)程的大尺度連續(xù)測(cè)量,被廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程研究。同時(shí)由于缺少系統(tǒng)的船用柴油機(jī)火焰燃燒發(fā)展過(guò)程與數(shù)據(jù)體系,相關(guān)仿真研究在缺少邊界條件設(shè)定參數(shù)與結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)照的情況下無(wú)法進(jìn)行,因此十分有必要通過(guò)可視化的方法去研究船用柴油機(jī)缸內(nèi)火焰燃燒瞬態(tài)溫度場(chǎng)及碳煙濃度場(chǎng)。本文基于內(nèi)窺可視化技術(shù)搭建了船用中高速柴油機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng),研究推進(jìn)特性下大缸徑柴油機(jī)燃燒火焰瞬態(tài)溫度場(chǎng)和碳煙濃度場(chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律。為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,針對(duì)內(nèi)窺鏡出現(xiàn)的圖像畸形,基于棋盤格標(biāo)定法進(jìn)行矯正,首次實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)缸內(nèi)火焰面積定量分析;同時(shí)利用超高溫黑體爐對(duì)亮度溫度Ta進(jìn)行標(biāo)定,建立火焰圖像輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),柴油燃燒火焰平均溫度基本呈單峰分布,柴油燃燒溫度迅速上升,升到一個(gè)最高溫,后由于活塞向下運(yùn)動(dòng)和燃燒室內(nèi)渦流運(yùn)動(dòng),溫度下降,但由于有部分柴油在此時(shí)才霧化燃燒,所以火焰平均溫度有輕微反彈,但總體是呈下降趨勢(shì)。20%負(fù)荷的火焰平均溫度最高,25%次之。50%負(fù)荷的火焰平均溫度較低,這是因?yàn)?0%負(fù)荷噴油量增大,過(guò)量空氣系數(shù)減小,混合時(shí)間短,柴油未完全燃燒。同時(shí)負(fù)荷越大,火焰燃燒前期平均溫度上升速度越快,50%負(fù)荷在8.8°CA ATDC就達(dá)到火焰平均溫度峰值,20%和25%負(fù)荷在9.8°CA ATDC達(dá)到平均溫度火焰峰值,而15%負(fù)荷在12.8°CA ATDC才上升到最高溫度。在燃燒前期碳煙大量生成,KL因子迅速增加至峰值,燃燒至后期,KL因子保持一個(gè)水平,高溫新生成的碳煙與之前生成碳煙被氧化的速度基本持平,有輕微下降。其中10%負(fù)荷柴油火焰燃燒持續(xù)期短,后續(xù)燃燒中沒(méi)有再生成新的碳煙,KL因子后期在持續(xù)降低。20%負(fù)荷KL因子最大,生成的碳煙最多。NOX的排放量在25%負(fù)荷工況下比50%負(fù)荷工況下更高,這與計(jì)算得出的高溫火焰面積在25%工況下更大的結(jié)論相一致,另外,25%負(fù)荷工況下的煙度大于50%負(fù)荷工況下的煙度,也與計(jì)算得出的平均KL因子在25%負(fù)荷工況下更大相匹配,證明本文中的計(jì)算結(jié)果是合理的。

劉煜東[4](2020)在《光場(chǎng)層析成像火焰三維溫度場(chǎng)測(cè)量方法與系統(tǒng)研究》文中進(jìn)行了進(jìn)一步梳理燃燒廣泛存在于能源動(dòng)力、航空航天、冶金和化工等領(lǐng)域。準(zhǔn)確可靠的火焰溫度監(jiān)測(cè)有利于提高燃燒效率、降低污染排放、保證生產(chǎn)安全。同時(shí),火焰三維溫度分布的準(zhǔn)確測(cè)量既是燃燒過(guò)程機(jī)理研究的基礎(chǔ),也是燃燒裝置設(shè)計(jì)的重要依據(jù)?;诨鹧孑椛涔鈭?chǎng)成像的火焰溫度場(chǎng)測(cè)量方法具有非侵入、響應(yīng)時(shí)間短、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、不需要信號(hào)發(fā)射裝置等優(yōu)點(diǎn),獲得了廣泛關(guān)注。本文主要開展了基于光場(chǎng)層析成像的火焰三維溫度場(chǎng)測(cè)量方法研究,為開發(fā)可靠的火焰三維溫度場(chǎng)測(cè)量?jī)x器提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。首先,介紹了火焰輻射的光場(chǎng)成像基本過(guò)程,發(fā)展了火焰輻射逆向光線追跡模型。結(jié)合火焰的輻射傳輸特性,提出了光場(chǎng)采樣方向和位置特性的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。分析了探測(cè)器像素、微透鏡位置以及光場(chǎng)成像系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)對(duì)光場(chǎng)采樣特性的影響。在此基礎(chǔ)上,提出了火焰輻射光場(chǎng)采樣的優(yōu)化方案,采集了軸對(duì)稱和非軸對(duì)稱火焰的輻射信息,并利用光場(chǎng)體重建方法重建了火焰溫度分布。結(jié)果表明優(yōu)化后的火焰輻射角度采樣增大了23倍,非軸對(duì)稱火焰的重建誤差小于3%。針對(duì)光場(chǎng)體重建溫度場(chǎng)空間分辨率低的問(wèn)題,將光場(chǎng)重聚焦成像和光學(xué)分層成像技術(shù)相結(jié)合,開展了光場(chǎng)層析成像三維重建方法的研究。著重研究了光學(xué)分層重建斷層輻射強(qiáng)度重建精度低的問(wèn)題,分析了火焰發(fā)射率對(duì)溫度重建精度的影響,進(jìn)而提出了改進(jìn)的光場(chǎng)層析成像溫度場(chǎng)測(cè)量方法(Light Field Sectioning Pyrometry,LFSP)。發(fā)展了光場(chǎng)重聚焦圖像的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型,據(jù)此分析了光場(chǎng)相機(jī)光學(xué)參數(shù)與深度分辨率和橫向分辨率之間的關(guān)系,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)LFSP重建空間分辨率的定量評(píng)價(jià)與相機(jī)的參數(shù)優(yōu)化。結(jié)果表明LFSP重建的橫向分辨率和深度分別可以達(dá)到100μm和10mm,顯著高于傳統(tǒng)的光場(chǎng)體重建方法。在相機(jī)參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并研制了光學(xué)參數(shù)可靈活調(diào)整的籠式光場(chǎng)相機(jī),并對(duì)相機(jī)的裝配精度、成像的漸暈與畸變、傳感器的噪聲與線性度等方面進(jìn)行了分析與評(píng)估。開發(fā)了基于籠式光場(chǎng)相機(jī)的信息處理軟件,具有相機(jī)拍攝參數(shù)控制、光場(chǎng)原始圖像采集與解碼、光場(chǎng)成像結(jié)果展示與存儲(chǔ)等功能。在此基礎(chǔ)上,對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)標(biāo)定與性能評(píng)估。結(jié)果表明:籠式光場(chǎng)相機(jī)的裝配精度、成像特性及圖像傳感器性能均滿足實(shí)驗(yàn)需求;LFSP測(cè)量系統(tǒng)的溫度標(biāo)定誤差小于3%。為了驗(yàn)證LFSP的可行性,對(duì)乙烯擴(kuò)散火焰和高溫多相流進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)于乙烯擴(kuò)散火焰實(shí)驗(yàn),主要重建了層流、湍流、雙峰等不同結(jié)構(gòu)和流動(dòng)特性下火焰的三維溫度場(chǎng),并與熱電偶測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較與分析。結(jié)果表明:LFSP的測(cè)量結(jié)果與熱電偶測(cè)溫結(jié)果相吻合,具有較好的溫度測(cè)量準(zhǔn)確性;同時(shí),LFSP具有較高的空間分辨率以及時(shí)間分辨率。對(duì)于高溫多相流實(shí)驗(yàn),根據(jù)對(duì)象特性改進(jìn)了溫度測(cè)量算法,將LFSP與粒子追蹤測(cè)速技術(shù)相結(jié)合,同時(shí)測(cè)量了高溫飛行顆粒的溫度、速度參數(shù),并與理論模型和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了比較與分析。結(jié)果表明:飛行顆粒的溫度變化趨勢(shì)與理論模型一致,大量顆粒溫度高于鐵及氧化亞鐵的熔點(diǎn),這與形態(tài)觀察中發(fā)現(xiàn)大量顆粒出現(xiàn)熔化的現(xiàn)象相一致。總的來(lái)說(shuō),實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了LFSP測(cè)量技術(shù)的可行性,具有廣泛的應(yīng)用前景。

何旭,伍岳,馬驍,李雁飛,齊運(yùn)亮,劉澤昌,徐一凡,周揚(yáng),李熊偉,劉聰,馮海濤,劉福水[5](2020)在《內(nèi)燃機(jī)光學(xué)診斷試驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試方法綜述》文中研究指明活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)力機(jī)械裝置。由于其內(nèi)部燃料噴射、蒸發(fā)、燃燒等復(fù)雜的工作過(guò)程會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)可靠性、能量利用效率和污染物生成產(chǎn)生極大影響,研究?jī)?nèi)部過(guò)程的物理機(jī)理并確定控制策略對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。近年來(lái),為更加深入理解發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部工作過(guò)程,研究人員廣泛采用光學(xué)診斷試驗(yàn)技術(shù)來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)流動(dòng)和燃燒特性。本文首先介紹了各類用于模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的試驗(yàn)臺(tái)架(如定容燃燒彈、快速壓縮機(jī)、光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)等)。在此基礎(chǔ)上,分析了各類光學(xué)診斷技術(shù)的基本原理及其在發(fā)動(dòng)機(jī)研究中的應(yīng)用。光學(xué)診斷技術(shù)分為兩類進(jìn)行討論,分別是基于傳統(tǒng)光學(xué)的傳統(tǒng)診斷技術(shù)(如紋影法、雙色法等)和基于激光的先進(jìn)診斷技術(shù)(如粒子圖像測(cè)速法、激光誘導(dǎo)熒光法等)。光學(xué)診斷技術(shù)可在多尺度下測(cè)量缸內(nèi)溫度、物質(zhì)濃度、液滴粒徑等參數(shù),為準(zhǔn)確評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)噴油、蒸發(fā)、燃燒過(guò)程提供試驗(yàn)依據(jù)。更重要的是,光學(xué)診斷技術(shù)為更加深入理解高溫高壓環(huán)境下流動(dòng)、燃燒的物理/化學(xué)機(jī)理提供了可能性,為開發(fā)高功率、高能效、低排放的先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)提供可靠的試驗(yàn)手段,同時(shí)為研究人員未來(lái)開展基礎(chǔ)試驗(yàn)研究、更加深入地理解發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程提供指導(dǎo)。

張玉林[6](2020)在《激光誘導(dǎo)熾光法測(cè)量燃燒中碳煙的仿真與實(shí)驗(yàn)研究》文中提出在內(nèi)燃機(jī)研究領(lǐng)域,節(jié)能減排是目前的主要發(fā)展方向。缸內(nèi)直噴汽油機(jī)憑借其出色的性能得到了乘用車市場(chǎng)的認(rèn)可,但是其微粒排放過(guò)高,對(duì)人體健康和環(huán)境有很大影響。微粒的主要成分是碳煙,對(duì)于碳煙形成原因及相關(guān)控制策略的研究,很大程度上依賴于對(duì)火焰內(nèi)部碳煙的實(shí)時(shí)觀測(cè)。近年來(lái),以激光誘導(dǎo)熾光法為代表的激光診斷技術(shù),作為一種非介入式的光學(xué)手段,可以在不干擾燃燒的情況下測(cè)量火焰中瞬態(tài)碳煙分布。本文采用基于雙色法的激光誘導(dǎo)熾光法(2C-LII)作為測(cè)量手段對(duì)GDI汽油機(jī)缸內(nèi)的碳煙濃度分布情況進(jìn)行探究。相關(guān)研究表明,醇類等替代燃料的內(nèi)部含氧特性對(duì)改善微粒排放有著積極作用,為此本文選取乙醇為研究對(duì)象,詳細(xì)探究乙醇摻混比對(duì)GDI汽油機(jī)缸內(nèi)碳煙濃度分布及微粒排放特性的影響。本文基于能量守恒和質(zhì)量守恒定律建立了激光誘導(dǎo)熾光法測(cè)量碳煙顆粒參數(shù)的模型,對(duì)激光加熱過(guò)程中碳煙顆粒的溫度變化進(jìn)行仿真計(jì)算,包括碳煙顆粒吸收激光能量引起的內(nèi)能增加過(guò)程,以及高溫顆粒與周圍環(huán)境氣體之間發(fā)生的熱傳導(dǎo)、升華、熱輻射等熱損失過(guò)程。然后將建立的模型與已發(fā)展的K-R模型、Liu模型和Michelsen模型進(jìn)行對(duì)比分析。不同模型的差異主要集中在熱損失機(jī)理的子模型上。本文建立了層流乙烯-空氣擴(kuò)散火焰LII測(cè)試系統(tǒng),利用2C-LII測(cè)試方法測(cè)量層流乙烯-空氣擴(kuò)散火焰的碳煙分布。將測(cè)量結(jié)果與參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)本文的測(cè)量結(jié)果在火焰左右兩邊碳煙最濃區(qū)域處碳煙分布不是十分對(duì)稱,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)激光片光在穿過(guò)火焰的過(guò)程中被碳煙顆粒吸收了一部分能量,造成了能量的衰減。本文測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)在碳煙體積分?jǐn)?shù)數(shù)量級(jí)和二維分布上都保持了良好的一致性,驗(yàn)證了測(cè)試方法的準(zhǔn)確性。本文建立了GDI光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)LII測(cè)試系統(tǒng),以E0、E20、E40、E60為燃料,利用LII測(cè)試方法測(cè)量四種燃料在兩個(gè)工況條件下GDI光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)碳煙濃度分布隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析,選取距離缸套頂部往下5mm、10mm兩個(gè)平面進(jìn)行測(cè)量。研究結(jié)果表明:1)在測(cè)量平面上,碳煙分布不均勻趨勢(shì)明顯,在靠近進(jìn)氣門的一側(cè)碳煙較多。2)平面上的碳煙濃度由碳煙生成和氧化共同決定,因此燃用不同燃料時(shí)碳煙最濃時(shí)刻略有波動(dòng)。3)在工況1條件下,E0燃料、E20燃料、E40燃料和E60燃料在5mm平面的平均碳煙體積分?jǐn)?shù)最大值分別為2.01×10-8,2.06×10-8,1.62×10-8,8.44×10-9;在10mm平面的平均碳煙體積分?jǐn)?shù)最大值分別為4.72×10-8,5.35×10-8,2.97×10-8,3.01×10-8;在工況2條件下,四種燃料在5mm平面的平均碳煙體積分?jǐn)?shù)最大值依次為1.76×10-8,3.91×10-8,1.16×10-8,1.01×10-8;在10mm平面的平均碳煙體積分?jǐn)?shù)最大值依次為4.96×10-8,3.04×10-8,1.38×10-8,1.25×10-8。整體來(lái)看:相同工況條件下,同種燃料在10mm平面的平均碳煙體積分?jǐn)?shù)最大值大于5mm平面;在相同平面上,同種燃料在工況1條件下的平均碳煙體積分?jǐn)?shù)最大值大于工況2;在相同工況的相同平面上,隨著乙醇摻混比例的增加,平均碳煙體積分?jǐn)?shù)最大值逐漸減小。利用DMS500快速顆粒分析儀分別測(cè)量了光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)使用不同燃料的微粒排放數(shù)量濃度和粒徑分布,結(jié)果表明,隨著乙醇摻混比例的增加,微??偟臄?shù)量濃度逐漸減小。

宋哲[7](2020)在《基于自由基光譜的預(yù)混火焰溫度檢測(cè)研究》文中研究表明燃燒火焰溫度是燃燒的重要參數(shù),關(guān)系到燃燒穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。雙色法測(cè)溫具有簡(jiǎn)單可靠等特點(diǎn),由于預(yù)混氣體燃燒沒(méi)有碳煙顆粒,無(wú)法直接采用雙色法測(cè)溫。因此本文研究基于C2*自由基光譜的預(yù)混氣體燃燒火焰雙色法測(cè)溫,分析了碳煙顆粒的生成機(jī)理以及C2*自由基與碳煙顆粒的關(guān)系,理論證明了 C2*自由基可以作為示溫粒子的條件,采用甲烷/空氣、丁烷/空氣兩種預(yù)混氣體分別燃燒,進(jìn)行測(cè)溫算法驗(yàn)證。本文的主要工作如下:首先基于普朗克定律和維恩公式獲得雙色測(cè)溫法公式,分析了雙色法公式的適用條件。針對(duì)碳?xì)淙剂先紵鹧嬷心軌蚓哂泻隗w輻射的產(chǎn)物主要是碳煙顆粒,分析研究了碳煙顆粒的生成過(guò)程,并從形成碳煙顆粒初核之前的參與生成碳煙顆粒的重要物質(zhì)進(jìn)行探究,尋找具有黑體輻射的粒子。碳煙顆粒的前驅(qū)體為多環(huán)芳烴,分析多環(huán)芳烴的基元組分和基元反應(yīng)可知,C2*自由基是產(chǎn)生多環(huán)芳烴的重要途徑,為基于C2*自由基光譜的雙色法測(cè)預(yù)混氣體火焰溫度奠定一定的理論基礎(chǔ)。其次分析了燃燒火焰中不同自由基的分布、特性及參與的反應(yīng),并用理論分析證明了 C2*自由基滿足示溫粒子資格條件,說(shuō)明C2*自由基具有示溫粒子的特性,其光譜滿足雙色法的適用條件,因此可進(jìn)行預(yù)混氣體燃燒火焰測(cè)溫。最后搭建了兩種燃?xì)猓淄?、丁烷)預(yù)混燃燒試驗(yàn)臺(tái),包括燃燒器、多點(diǎn)溫度巡檢儀和光譜采集系統(tǒng)?;诙帱c(diǎn)溫度巡檢儀測(cè)得燃燒火焰溫度,并對(duì)熱電偶測(cè)溫進(jìn)行熱損失補(bǔ)償和數(shù)據(jù)處理,作為燃燒火焰實(shí)測(cè)溫度?;诠庾V采集系統(tǒng)獲取燃燒火焰在C2*自由基特征譜線處的光譜信息,采用雙色法計(jì)算燃燒火焰溫度,與熱電偶實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明基于C2*自由基的雙色法測(cè)預(yù)混氣體火焰溫度的有效性。

山石泉[8](2020)在《基于能量利用的富氧燃燒輻射問(wèn)題與系統(tǒng)研究》文中進(jìn)行了進(jìn)一步梳理基于熱功轉(zhuǎn)換的傳統(tǒng)能源生產(chǎn)方式受到熱力循環(huán)最高參數(shù)的限制,無(wú)法有效利用高溫燃燒能量;因此,以能量品質(zhì)匹配原則為基礎(chǔ)構(gòu)筑燃燒光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)能源高效利用的一項(xiàng)重要技術(shù)思路。富氧燃燒既是一種控制CO2排放的關(guān)鍵技術(shù),又能夠產(chǎn)生具有較高利用價(jià)值的高溫燃燒輻射能。因此從能質(zhì)匹配利用角度研究富氧燃燒輻射能特征及相應(yīng)的富氧燃燒光熱能量分級(jí)利用系統(tǒng)則具有重要的意義。本文按照富氧燃燒單色輻射能效評(píng)價(jià)理論→高效高精度寬范圍富氧燃燒氣氛輻射總體模型開發(fā)→富氧燃燒輻射能量特征理論分析→富氧燃燒輻射能量特征實(shí)驗(yàn)探究的研究路線對(duì)富氧燃燒熱輻射能量利用的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究,最后構(gòu)筑了基于富氧燃燒的光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)并進(jìn)行參數(shù)分析。為了合理評(píng)價(jià)富氧燃燒高溫輻射能量品質(zhì),首先建立了能夠表征光譜輻射可用能的輻射熱力學(xué)理論。在討論了黑體輻射?的幾種表達(dá)式基礎(chǔ)上,從輻射能和熱能不同的觀點(diǎn)出發(fā)建立了輻射機(jī)模型,證明了Petela黑體輻射?公式的有效性。基于輻射等效溫度的概念,通過(guò)建立無(wú)限分級(jí)卡諾熱機(jī)模型,提出了積分形式的單色光子?表達(dá)式;同時(shí)給出了等效溫度與輻射波長(zhǎng)之間的近似關(guān)系。最后,利用無(wú)限分級(jí)卡諾熱機(jī)模型討論了單色光子的熵,并給出了積分形式的光子熵的表達(dá)式。并驗(yàn)證了單色光子的熵和?之間滿足熱力學(xué)關(guān)系,可以反映輻射能和熱能之間的差異。詳細(xì)總結(jié)灰氣體加權(quán)(WSGG)模型的開發(fā)理論及步驟,并改良WSGG模型結(jié)構(gòu)使其能夠兼容更寬壓力范圍的參數(shù)。以EM2C實(shí)驗(yàn)室的統(tǒng)計(jì)窄譜帶(SNB)模型作為基準(zhǔn),開發(fā)出適用三種典型壓力條件下的富氧燃燒特性的WSGG模型系數(shù)。將該改進(jìn)模型同時(shí)應(yīng)用于一維和二維算例,以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)改進(jìn)模型的結(jié)果與基準(zhǔn)模型的結(jié)果非常吻合,從而說(shuō)明改進(jìn)模型的合理性。在此基礎(chǔ)上,又進(jìn)一步開發(fā)了適應(yīng)更寬參數(shù)范圍H2O/CO2混合氣氛的改良WSGG輻射模型參數(shù),新模型可適用于0.1-3 Mpa范圍,其溫度范圍為500-2500K,行程長(zhǎng)度為0.001-60 m,H2O/CO2摩爾比范圍為0.125-4。新的WSGG模型可適應(yīng)多種燃料以及多數(shù)燃燒設(shè)備的燃燒條件。此外,還基于新模型深層次地研究壓力對(duì)混合氣體輻射傳熱的影響。發(fā)現(xiàn)在高壓條件下,新的WSGG模型計(jì)算的混合氣體發(fā)射結(jié)果與基準(zhǔn)模型結(jié)果吻合較好,一維算例在1 m行程長(zhǎng)度下的平均源項(xiàng)誤差最大不超過(guò)4%,平均熱流誤差最大值僅在3%左右;鑒于常壓下WSGG模型則不能取得很好效果,因此寬范圍新模型的建立是很有意義的。研究還發(fā)現(xiàn)在一定的壓力范圍內(nèi),壓力增大能增強(qiáng)H2O/CO2混合氣體的輻射換熱,存在一個(gè)強(qiáng)化混合煙氣輻射換熱的最佳的壓力。同時(shí),壓力對(duì)低H2O/CO2摩爾比值混合煙氣輻射強(qiáng)度影響更大?;跓崃W(xué)第二定律,將單色輻射光子可用能理論與輻射傳遞方程相結(jié)合,建立了基于熱力學(xué)第二定律的單色輻射熵及輻射?傳遞方程,可用來(lái)更加合理準(zhǔn)確的計(jì)算及分析單色光譜輻射傳遞過(guò)程中的能量品質(zhì)及變化,通過(guò)理論及數(shù)值驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)輻射熵與輻射?傳遞計(jì)算之間符合熱力學(xué)規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)構(gòu)建一維爐膛燃燒介質(zhì)輻射算例,計(jì)算燃燒介質(zhì)輻射能量特征。探究溫度,氣體摩爾比,壓力,行程長(zhǎng)度以及顆粒粒子數(shù)密度等參數(shù)對(duì)光譜輻射能及光譜輻射?比例分布的影響。結(jié)果表明,在各個(gè)工況條件下,光譜輻射能量占比特征與光譜?占比特征一致,可以使用光譜能量的分布特征來(lái)預(yù)測(cè)光譜?的分布特征。影響輻射能量光譜分布特征的主要參數(shù)是溫度?;诟脑斓墓苁綘t燃燒平臺(tái),對(duì)煤粉富氧燃燒輻射能流特征進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。探究了溫度,氧氣濃度,氣氛以及煤種等因素對(duì)輻射能流特性的影響,并基于本文開發(fā)的輻射熱力學(xué)理論探究輻射?規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度及氧濃度的增大使得煤粉燃燒的輻射功率增大,波長(zhǎng)4.1μm以下的短波段輻射占比增加,而溫度的影響更明顯。輻射?功率的變化趨勢(shì)與輻射功率基本一致。煤種及氧濃度對(duì)?能比的影響不太大,主要因素是溫度。而通過(guò)構(gòu)建一維算例能夠預(yù)測(cè)光譜能量占比。基于自行搭建的平焰燃燒器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)研究了半焦射流火焰的光譜輻射能量特征,并基于輻射熱力學(xué)理論研究了輻射?分布規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)高溫及高氧濃度直接增強(qiáng)輻射強(qiáng)度。其他條件不變的情況下,O2/CO2氣氛中輻射強(qiáng)度較低。平焰燃燒器實(shí)驗(yàn)中不同工況下能量比例分布基本符合灰體分布規(guī)律,1400°C左右,1.1-3μm波段輻射占比達(dá)60%,可通過(guò)構(gòu)建一維算例預(yù)測(cè)。不同工況的輻射?比例分布結(jié)果與輻射能量比例分布結(jié)果類似?;谥性囋囼?yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,固體燃料純氧燃燒產(chǎn)生類似于灰體的光譜。計(jì)算獲得的光譜輻射?較大并與光譜輻射能分布特征相似。純氧燃燒可產(chǎn)生2000 K以上的高溫,具有極高的能量品質(zhì)。該溫度下由于傳統(tǒng)的熱力循環(huán)最高參數(shù)的限制則造成較大程度能量品質(zhì)損失,光熱能量分級(jí)利用的思路對(duì)純氧高溫燃燒更加關(guān)鍵。最后在總結(jié)燃燒光熱能量分級(jí)利用的理論及原則的基礎(chǔ)上構(gòu)筑了直接利用火焰能量的富氧燃燒光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng),以及基于光譜調(diào)節(jié)的富氧燃燒熱光伏-布雷頓-朗肯聯(lián)合循環(huán)光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)(TBRC)。對(duì)于直接利用火焰能量的富氧燃燒光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng),通過(guò)建立熱力學(xué)分析模型并基于富氧燃燒輻射能量特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的性能。模擬結(jié)果表明相比不添加光伏裝置的基本朗肯循環(huán),理想條件下,隨著光伏比例的增加能夠提高系統(tǒng)效率約13個(gè)百分點(diǎn)。新系統(tǒng)中鍋爐?損(60%左右)遠(yuǎn)大于朗肯循環(huán)(7%左右),光伏板的加入主要降低了鍋爐傳熱?損,從而降低系統(tǒng)?損,提高系統(tǒng)效率。直接利用火焰能量的富氧燃燒光熱能量分級(jí)利用系統(tǒng)中,對(duì)于不同燃煤,使用無(wú)煙煤與煙煤系統(tǒng)效率較高,而褐煤最差?;诠庾V調(diào)節(jié)的富氧燃燒光熱能量系統(tǒng)(TBRC),使用熱光伏裝置來(lái)對(duì)燃燒輻射能量進(jìn)行光譜調(diào)節(jié),從而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化。通過(guò)構(gòu)建熱光伏,布雷頓朗肯聯(lián)合循環(huán)等子系統(tǒng)模型,對(duì)150 kW小系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析研究。結(jié)過(guò)表明該系統(tǒng)效率相比同容量熱動(dòng)力循環(huán)可提高20個(gè)百分點(diǎn)。21%O2/N2燃燒氣氛條件下的系統(tǒng)最佳功率接近于30%O2/CO2左右的條件的功率;氧氣濃度對(duì)系統(tǒng)功率的影響在O2/CO2燃燒氣氛下更大一些?;?80 MW的高參數(shù)高效率燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)所構(gòu)筑的富氧燃燒光熱能量分級(jí)系統(tǒng)在純氧燃燒條件下理論最高效率可達(dá)86%,相比于空氣燃燒的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組提高了26個(gè)百分點(diǎn),這體現(xiàn)了富氧燃燒光熱能量分級(jí)利用系統(tǒng)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

鄭志偉[9](2019)在《瞬態(tài)火焰與壁面相互作用的研究》文中進(jìn)行了進(jìn)一步梳理在受限空間內(nèi),例如發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi),火焰撞壁現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生而且該過(guò)程是不可避免的?;鹧媾c壁面間的相互對(duì)燃油的蒸發(fā)混合,火焰的擴(kuò)散有關(guān)鍵的影響,從而會(huì)進(jìn)一步影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的燃燒過(guò)程及排放過(guò)程。目前隨著發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)燃燒技術(shù)的不斷發(fā)展,濕壁現(xiàn)象在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室同樣不可壁免,相比于火焰與壁面相互作用,火焰與濕壁間的相互作用同樣是值得重視的。為了解火焰與干濕壁面間的相互作用,本文采用高速紋影法及自發(fā)光成像的方法對(duì)甲烷瞬態(tài)火焰與干濕壁面間的相互作用進(jìn)行了相關(guān)研究。首先,采用高速紋影法對(duì)甲烷瞬態(tài)火焰與干濕壁面相互作用過(guò)程中火焰形貌發(fā)展過(guò)程及影響因素進(jìn)行記錄并分析。重點(diǎn)探究了火焰與壁面相互作用過(guò)程中火焰伸展半徑及火焰厚度的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),壁面高度,燃料流速及壁面干濕條件對(duì)火焰與壁面相互作用過(guò)程中火焰伸展半徑和火焰厚度均有一定影響。之后,使用ICCD相機(jī)對(duì)火焰自發(fā)光及羥基自發(fā)光情況進(jìn)行了拍攝,并探討了壁面高度,燃料流速及壁面干濕條件對(duì)甲烷瞬態(tài)火焰與壁面相互作用過(guò)程中火焰自發(fā)光亮度及羥基分布的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)火焰自發(fā)光強(qiáng)度受壁面高度、燃料流速及壁面干濕條件的影響。壁面高度升高時(shí),火焰與壁面相互作用過(guò)程中火焰自發(fā)光亮度有明顯的降低,同時(shí)火焰明亮部分面積縮小,且向壁面方向移動(dòng)。當(dāng)流速改變時(shí),自發(fā)光亮度有所提高。壁面干濕條件的變化同樣會(huì)影響火焰自發(fā)光亮度情況。相較于干壁面,濕壁條件下,火焰亮度具有明顯的提升,并且不同的濕壁條件對(duì)火焰自發(fā)光亮度影響情況不同。(2)羥基分布情況受壁面高度,燃料流速及壁面干濕條件的影響。隨著壁面高度增加,羥基峰值向靠近壁面方向移動(dòng),在火焰前鋒處,燃料充分燃燒,燃燒程度較高,羥基分布較多。流速的增加能夠使羥基分布向壁面方向移動(dòng),同時(shí)濃度增加。壁面干濕條件對(duì)羥基分布的影響主要體現(xiàn)在近壁區(qū)域的分布,同時(shí)油膜厚度及種類也會(huì)對(duì)羥基分布造成一定影響。最后,探究了不同壁面高度,燃料流速及壁面條件下,火焰與壁面相互作用時(shí)火焰淬熄距離。結(jié)果發(fā)現(xiàn),火焰淬熄距離受壁面高度及其他因素的綜合影響,火焰淬熄距離與燃料流速是呈正相關(guān)的。壁面條件對(duì)火焰淬熄距離存在一定影響,油膜厚度的差異也會(huì)對(duì)火焰淬熄距離造成影響,但是不同的油膜種類在相同的厚度情況下,火焰淬熄距離相差不大。

李明杰[10](2019)在《彌散介質(zhì)條件下對(duì)稱與非對(duì)稱火焰參數(shù)多波長(zhǎng)重建的數(shù)值研究》文中研究指明環(huán)境污染是世界各國(guó)都需面臨的重大問(wèn)題,化石燃料的大量燃燒不僅造成了環(huán)境中碳排放的總量居高不下,還導(dǎo)致了嚴(yán)重的大氣污染,其燃燒顆粒產(chǎn)物更是可吸入顆粒物的主要來(lái)源之一。對(duì)火焰溫度場(chǎng)、顆粒濃度場(chǎng)以及顆粒輻射參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量是實(shí)現(xiàn)燃燒診斷進(jìn)而精確控制燃燒過(guò)程的重要一環(huán)。然而,由于燃燒產(chǎn)物中不同粒徑大小的彌散顆粒(煙黑、炭粒等)的存在,這些輻射參與性介質(zhì)會(huì)對(duì)火焰發(fā)出的輻射能產(chǎn)生衰減作用,進(jìn)而對(duì)溫度場(chǎng)造成影響,因此在考慮介質(zhì)彌散特性的前提下,開展高精度的火焰參數(shù)測(cè)量研究十分必要,這對(duì)于提高用能設(shè)備的燃燒效率,降低燃燒污染物排放均有重要意義。對(duì)燃燒顆粒污染物輻射特性的研究,尤其是對(duì)煙黑顆粒的研究是國(guó)際輻射傳熱領(lǐng)域的熱點(diǎn)。煙黑顆粒在燃燒中會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光波段的輻射能,而基于輻射圖像的層析重建技術(shù)能將該輻射能作為輸入信號(hào),通過(guò)合適的重建算法就能對(duì)火焰關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確反演測(cè)量,具有高精度、高維度、可實(shí)時(shí)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。然而,截至目前,該技術(shù)仍存在以下問(wèn)題尚未解決:第一,彌散介質(zhì)的吸收特性對(duì)火焰輻射場(chǎng)有重要影響。而當(dāng)前基于煙黑自吸收條件下的重建算法缺乏對(duì)火焰輻射多波長(zhǎng)信息的支持,且過(guò)多的簡(jiǎn)化條件限制了其在高顆粒濃度條件下的測(cè)量精度。第二,對(duì)于煤粉類火焰而言,顆粒散射的作用受顆粒粒徑尺寸和波長(zhǎng)兩方面的影響而不能簡(jiǎn)單的被忽略。吸收系數(shù)、散射系數(shù)作為表征顆粒輻射特性的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù),其傳統(tǒng)意義上的求解是在已知顆粒物性參數(shù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)Mie理論直接計(jì)算獲得。然而,這些彌散介質(zhì)輻射參數(shù)與火焰溫度、顆粒粒徑分布、顆粒數(shù)密度都密切相關(guān),其中,對(duì)顆粒粒徑分布、顆粒數(shù)密度本身的求解就是尚未攻破的難題,因此,通過(guò)直接應(yīng)用Mie散射理論求解難以獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。第三,實(shí)際中的火焰往往是非對(duì)稱的,而傳統(tǒng)重建算法對(duì)于非對(duì)稱火焰的重建精度和速度都存在明顯不足,這也限制了現(xiàn)有的測(cè)量技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)展。針對(duì)以上問(wèn)題,本文首先建立了包含介質(zhì)發(fā)射、吸收、無(wú)散射條件下的發(fā)射層析重建模型,通過(guò)結(jié)合非迭代最小二乘Tikhonov正則化算法和多波長(zhǎng)解耦算法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)軸對(duì)稱模擬火焰溫度和煙黑體積濃度的高精度重建。研究結(jié)果表明,將多光譜解耦技術(shù)與煙黑自吸收模型相結(jié)合,可以使重建精度大幅提高,在相對(duì)噪聲為5%的條件下,重建的火焰溫度和煙黑積濃度的均方差分別為0.15%和4.91%,高于傳統(tǒng)雙色法的精度。在此基礎(chǔ)上,本文又重點(diǎn)研究了散射系數(shù)逆向重建方法,構(gòu)建了用于重建各向異性散射火焰的非均勻溫度、散射系數(shù)的重建算法,引入了基于廣義源項(xiàng)多流的思想,通過(guò)建立煙黑輻射系數(shù)與物性參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)聯(lián),完成了對(duì)散射系數(shù)的逆向重建。第三,針對(duì)傳統(tǒng)算法在有限角度下重建非對(duì)稱多峰火焰時(shí)存在的重建精度低、速度慢的缺陷,本文建立了基于粒子群算法優(yōu)化權(quán)重參數(shù)的先驗(yàn)ARTTV算法,利用非對(duì)稱輻射源項(xiàng)測(cè)試了所提出算法的重建性能,結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的重建算法相比,ARTTV-PSO算法對(duì)于多峰非對(duì)稱火焰的反演精度優(yōu)于ART、SART、正則化、LSQR等傳統(tǒng)算法,兩者之間的精度有1%-10%的差距。另一方面,為了改善迭代類算法重建速度慢的問(wèn)題,本文利用ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)ARTTV-PSO算法的性能實(shí)施擬合逼近以提高算法的重建速度。由仿真結(jié)果可知,基于“ARTTV-PSO內(nèi)核”的ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與原始ARTTV-PSO算法幾乎具有相同的重建性能,但其重建速度比ARTTV-PSO算法提高了約300倍。本文的研究從彌散介質(zhì)的輻射特性入手,對(duì)火焰參數(shù)的重建算法進(jìn)行了深入研究,同時(shí)針對(duì)非對(duì)稱火焰目標(biāo),提出了兼顧重建精度與重建速度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,這些技術(shù)為實(shí)際工業(yè)火焰的在線測(cè)量提供了行之有效的方案。

二、Experimental Study on Measurement of Flame Temperature Distribution Using the Two-Color Method(論文開題報(bào)告)

(1)論文研究背景及目的

此處內(nèi)容要求:

首先簡(jiǎn)單簡(jiǎn)介論文所研究問(wèn)題的基本概念和背景,再而簡(jiǎn)單明了地指出論文所要研究解決的具體問(wèn)題,并提出你的論文準(zhǔn)備的觀點(diǎn)或解決方法。

寫法范例:

本文主要提出一款精簡(jiǎn)64位RISC處理器存儲(chǔ)管理單元結(jié)構(gòu)并詳細(xì)分析其設(shè)計(jì)過(guò)程。在該MMU結(jié)構(gòu)中,TLB采用叁個(gè)分離的TLB,TLB采用基于內(nèi)容查找的相聯(lián)存儲(chǔ)器并行查找,支持粗粒度為64KB和細(xì)粒度為4KB兩種頁(yè)面大小,采用多級(jí)分層頁(yè)表結(jié)構(gòu)映射地址空間,并詳細(xì)論述了四級(jí)頁(yè)表轉(zhuǎn)換過(guò)程,TLB結(jié)構(gòu)組織等。該MMU結(jié)構(gòu)將作為該處理器存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要組成部分。

(2)本文研究方法

調(diào)查法:該方法是有目的、有系統(tǒng)的搜集有關(guān)研究對(duì)象的具體信息。

觀察法:用自己的感官和輔助工具直接觀察研究對(duì)象從而得到有關(guān)信息。

實(shí)驗(yàn)法:通過(guò)主支變革、控制研究對(duì)象來(lái)發(fā)現(xiàn)與確認(rèn)事物間的因果關(guān)系。

文獻(xiàn)研究法:通過(guò)調(diào)查文獻(xiàn)來(lái)獲得資料,從而全面的、正確的了解掌握研究方法。

實(shí)證研究法:依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)理論和實(shí)踐的需要提出設(shè)計(jì)。

定性分析法:對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行“質(zhì)”的方面的研究,這個(gè)方法需要計(jì)算的數(shù)據(jù)較少。

定量分析法:通過(guò)具體的數(shù)字,使人們對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步精確化。

跨學(xué)科研究法:運(yùn)用多學(xué)科的理論、方法和成果從整體上對(duì)某一課題進(jìn)行研究。

功能分析法:這是社會(huì)科學(xué)用來(lái)分析社會(huì)現(xiàn)象的一種方法,從某一功能出發(fā)研究多個(gè)方面的影響。

模擬法:通過(guò)創(chuàng)設(shè)一個(gè)與原型相似的模型來(lái)間接研究原型某種特性的一種形容方法。

三、Experimental Study on Measurement of Flame Temperature Distribution Using the Two-Color Method(論文提綱范文)

(1)基于光學(xué)診斷的煤與生物質(zhì)顆?;旌现鸺叭紵匦匝芯浚ㄕ撐奶峋V范文)

致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 煤及生物質(zhì)顆粒燃燒特性實(shí)驗(yàn)方法
    1.3 煤、生物質(zhì)顆粒脫揮發(fā)分及著火機(jī)理研究
    1.4 煤粉顆粒群湍流燃燒光學(xué)診斷研究
    1.5 煤與生物質(zhì)混合燃燒特性研究
    1.6 煤及生物質(zhì)燃燒過(guò)程中堿金屬釋放及催化燃燒特性研究
    1.7 氣體預(yù)熱及氮?dú)馓砑訉?duì)燃料燃燒中碳煙生成特性的影響
    1.8 本文研究結(jié)構(gòu)及內(nèi)容
2 試驗(yàn)儀器及所用燃料特性
    2.1 煤及生物質(zhì)顆粒射流燃燒平臺(tái)
        2.1.1 Hencken型平面火焰燃燒器及高溫加熱爐
        2.1.2 給粉器
    2.2 光學(xué)測(cè)量?jī)x器
        2.2.1 Nd:YAG激光器
        2.2.2 染料激光器
        2.2.3 相機(jī)和光譜儀
        2.2.4 電子通信設(shè)備
    2.3 離線化學(xué)分析儀器
        2.3.1 熱重分析儀
        2.3.2 堿金屬含量分析儀器
    2.4 所用燃料特性
3 煤及生物質(zhì)單顆粒的著火和燃燒特性研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法介紹
    3.2 基于自發(fā)光信號(hào)的煤及生物質(zhì)單顆粒著火和燃燒過(guò)程分析
        3.2.1 煤及生物質(zhì)單顆粒燃燒的自發(fā)光光譜特性分析
        3.2.2 單顆粒著火和燃燒過(guò)程的時(shí)間分辨及光譜分辨圖像分析
    3.3 煤及生物質(zhì)單顆粒著火、燃燒特性研究
        3.3.1 煤及生物質(zhì)燃燒的熱重分析
        3.3.2 常規(guī)(N_2/O_2)及富氧(CO_2/O_2)氣氛下單顆粒的著火、燃燒特性
        3.3.3 煙氣溫度、氧含量及顆粒粒徑對(duì)單顆粒著火、燃燒特性的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 煤與生物質(zhì)顆粒群的著火及燃燒特性研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法介紹
        4.1.1 光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)介紹
        4.1.2 火焰圖像處理方法
        4.1.3 實(shí)驗(yàn)工況設(shè)定
    4.2 煤粉顆粒群著火和燃燒特性研究
        4.2.1 不同雷諾數(shù)條件下煤粉顆粒群的著火及火焰結(jié)構(gòu)
        4.2.2 溫度對(duì)顆粒群著火、燃燒特性的影響
        4.2.3 一次風(fēng)氧含量對(duì)顆粒群著火、燃燒特性的影響
        4.2.4 環(huán)境氧含量對(duì)顆粒群著火、燃燒特性的影響
    4.3 煤與生物質(zhì)混合燃料著火和燃燒特性研究
        4.3.1 生物質(zhì)摻混比例對(duì)顆粒群著火及燃燒特性的影響
        4.3.2 不同氣流條件下的混合燃料著火、燃燒特性
        4.3.3 煤與生物質(zhì)混燃的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性分析
    4.4 本章小結(jié)
5 煤及生物質(zhì)燃燒過(guò)程中堿金屬的析出及催化燃燒特性研究
    5.1 煤及生物質(zhì)單顆粒燃燒過(guò)程中堿金屬的析出特性研究
        5.1.1 燃料中堿金屬賦存形態(tài)及含量分析
        5.1.2 單顆粒燃燒中堿金屬的析出過(guò)程分析
        5.1.3 生物質(zhì)單顆粒燃燒中不同賦存形態(tài)的堿金屬的析出特性
        5.1.4 溫度及氧含量對(duì)堿金屬析出特性的影響
    5.2 堿金屬催化顆粒燃燒特性研究
        5.2.1 不同賦存形態(tài)的堿金屬對(duì)單顆粒燃燒特性的影響
        5.2.2 堿金屬催化燃燒的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性分析
    5.3 本章小結(jié)
6 氣體預(yù)熱及氮?dú)馓砑訉?duì)火焰中碳煙生成的影響機(jī)制研究
    6.1 碳煙火焰燃燒系統(tǒng)及光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)
        6.1.1 氣體預(yù)熱型燃燒器及火焰工況設(shè)置
        6.1.2 LII測(cè)量系統(tǒng)
        6.1.3 碳煙濃度消光法標(biāo)定
        6.1.4 碳煙顆粒溫度的雙色法測(cè)量
    6.2 不同氣體預(yù)熱溫度工況中碳煙火焰的自發(fā)光圖像分析
    6.3 氣體預(yù)熱溫度對(duì)碳煙顆粒生成的影響
        6.3.1 碳煙體積濃度二維分布
        6.3.2 碳煙生成速率及生成量分析
        6.3.3 碳煙顆粒溫度分布
        6.3.4 各類型火焰中碳煙生成的全局活化能
    6.4 添加氮?dú)庖种铺紵熒傻挠绊憴C(jī)制
    6.5 本章小結(jié)
7 全文總結(jié)與展望
    7.1 主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論
    7.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷

(2)基于自發(fā)輻射分析的被動(dòng)式燃燒診斷技術(shù)研究進(jìn)展(論文提綱范文)

0 引言
1 火焰發(fā)射光譜技術(shù)
    1.1 火焰發(fā)射光譜原理
    1.2 定性分析
    1.3 定量計(jì)算
        1.3.1 溫度
        1.3.2 組分體積分?jǐn)?shù)
2 火焰圖像處理技術(shù)
    2.1 火焰圖像檢測(cè)
    2.2 定性分析
        2.2.1 射流擴(kuò)散火焰的火焰形狀
        2.2.2 射流擴(kuò)散火焰的脈動(dòng)特性
        2.2.3 煤粉射流火焰的著火參數(shù)
    2.3 定量計(jì)算
        2.3.1 火焰圖像的輻射標(biāo)定
        2.3.2 火焰溫度圖像
3 熱輻射成像技術(shù)
    3.1 基本原理
    3.2 三維溫度場(chǎng)可視化重建
    3.3 溫度分布與介質(zhì)輻射參數(shù)(體積分?jǐn)?shù))同時(shí)重建
4 發(fā)展和應(yīng)用
    4.1 自發(fā)輻射燃燒診斷技術(shù)的發(fā)展
        4.1.1 更豐富的檢測(cè)信號(hào)
        4.1.2 更高的檢測(cè)分辨率及精度
        4.1.3 更多的檢測(cè)結(jié)果
    4.2 自發(fā)輻射燃燒診斷技術(shù)的應(yīng)用
5 結(jié)論

(3)船用柴油機(jī)缸內(nèi)火焰燃燒瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布特性研究(論文提綱范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景
    1.2 內(nèi)燃機(jī)燃燒可視化試驗(yàn)裝置研究現(xiàn)狀
        1.2.1 定容燃燒彈系統(tǒng)
        1.2.2 快速壓縮機(jī)
        1.2.3 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)
    1.3 內(nèi)燃機(jī)燃燒火焰溫度相關(guān)測(cè)試技術(shù)
        1.3.1 接觸式測(cè)溫技術(shù)
        1.3.2 非接觸式測(cè)溫技術(shù)
    1.4 本文研究意義及主要內(nèi)容
        1.4.1 本文研究意義
        1.4.2 本文研究主要內(nèi)容
第2章 雙色法原理及試驗(yàn)系統(tǒng)介紹
    2.1 雙色法原理
    2.2 基于雙色法原理的誤差分析
        2.2.1 火焰中化學(xué)發(fā)光的影響
        2.2.2 火焰與環(huán)境氣體溫差的影響
        2.2.3 光軸方向上溫度和碳煙濃度不均勻的影響
        2.2.4 碳煙透光率和壁面反射的影響
        2.2.5 公式推導(dǎo)誤差
    2.3 試驗(yàn)系統(tǒng)
        2.3.1 單缸機(jī)系統(tǒng)
        2.3.2 內(nèi)窺鏡及高速攝影系統(tǒng)
        2.3.3 控制系統(tǒng)
        2.3.4 排放測(cè)試系統(tǒng)
    2.4 試驗(yàn)工況
    2.5 本章小結(jié)
第3章 試驗(yàn)標(biāo)定和圖像處理及矯正
    3.1 試驗(yàn)標(biāo)定
        3.1.1 標(biāo)定裝置及流程
        3.1.2 標(biāo)定曲線
    3.2 圖像處理
        3.2.1 圖像處理算法
        3.2.2 圖像處理程序軟件
    3.3 圖像矯正
        3.3.1 相機(jī)內(nèi)參和外參
        3.3.2 相機(jī)標(biāo)定
    3.4 試驗(yàn)誤差分析
        3.4.1 光強(qiáng)信號(hào)數(shù)字化的誤差
        3.4.2 雙色法固定波長(zhǎng)的誤差
        3.4.3 標(biāo)定板平放于活塞的誤差
        3.4.4 圖像飽和點(diǎn)的誤差
        3.4.5 擬合標(biāo)定曲線的誤差
    3.5 本章小結(jié)
第4章 單缸機(jī)火焰燃燒特性分析
    4.1 火焰宏觀結(jié)構(gòu)分析
    4.2 柴油燃燒火焰溫度場(chǎng)分析
    4.3 柴油燃燒碳煙濃度場(chǎng)分析
    4.4 缸內(nèi)壓力和燃燒放熱率分析
    4.5 柴油燃燒特性分析
        4.5.1 柴油燃燒火焰面積發(fā)展分析
        4.5.2 排放特性分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝
附錄

(4)光場(chǎng)層析成像火焰三維溫度場(chǎng)測(cè)量方法與系統(tǒng)研究(論文提綱范文)

摘要
Abstract
主要符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 火焰溫度測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 接觸式測(cè)溫法
        1.2.2 非接觸式測(cè)溫法
    1.3 輻射法火焰溫度測(cè)量技術(shù)
        1.3.1 火焰輻射測(cè)溫原理
        1.3.2 輻射成像溫度測(cè)量技術(shù)
        1.3.3 光場(chǎng)成像火焰溫度測(cè)量技術(shù)
        1.3.4 光場(chǎng)成像火焰溫度測(cè)量技術(shù)存在的問(wèn)題
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)
第二章 火焰輻射光場(chǎng)成像原理與光線采樣特性研究
    2.1 火焰輻射光場(chǎng)成像過(guò)程
        2.1.1 火焰輻射光場(chǎng)成像原理
        2.1.2 光場(chǎng)逆向追跡模型
    2.2 火焰輻射的光場(chǎng)采樣特性
        2.2.1 表征光線
        2.2.2 方向采樣
        2.2.3 空間采樣
    2.3 光場(chǎng)采樣特性的影響分析
        2.3.1 像素與火焰位置
        2.3.2 微透鏡放大率
        2.3.3 微透鏡焦距
        2.3.4 主鏡頭放大率
        2.3.5 主鏡頭焦距
    2.4 光場(chǎng)采樣優(yōu)化及火焰溫度體重建
        2.4.1 光場(chǎng)相機(jī)輻射采樣性能優(yōu)化
        2.4.2 火焰溫度場(chǎng)三維體重建
    2.5 本章小結(jié)
第三章 光場(chǎng)層析成像火焰三維溫度場(chǎng)重建方法研究
    3.1 火焰三維溫度場(chǎng)的光場(chǎng)層析成像原理
    3.2 光場(chǎng)重聚焦圖像的等效性分析
        3.2.1 火焰輻射光線傳輸過(guò)程的數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 光場(chǎng)重聚焦成像的數(shù)學(xué)模型
        3.2.3 傳統(tǒng)相機(jī)成像過(guò)程的數(shù)學(xué)模型
        3.2.4 等效性分析
    3.3 光場(chǎng)層析成像三維溫度場(chǎng)測(cè)量方法
        3.3.1 光場(chǎng)重聚焦方法
        3.3.2 光學(xué)分層成像算法
        3.3.3 輻射測(cè)溫方法
    3.4 本章小結(jié)
第四章 火焰三維溫度場(chǎng)光場(chǎng)層析重建的空間分辨率研究
    4.1 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)與重建空間分辨率
        4.1.1 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)
        4.1.2 深度分辨率
        4.1.3 橫向分辨率
    4.2 火焰三維溫度場(chǎng)光場(chǎng)層析重建
        4.2.1 模擬條件設(shè)置
        4.2.2 光場(chǎng)層析重建與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的關(guān)系
    4.3 光場(chǎng)相機(jī)參數(shù)對(duì)重建空間分辨率的影響
        4.3.1 不同光場(chǎng)相機(jī)的重建空間分辨率分析
        4.3.2 重建空間分辨率的優(yōu)化
    4.4 火焰重建的其他影響因素
    4.5 本章小結(jié)
第五章 光場(chǎng)層析成像火焰三維溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)研究
    5.1 籠式光場(chǎng)相機(jī)設(shè)計(jì)
        5.1.1 總體設(shè)計(jì)
        5.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.1.3 組裝與調(diào)試
        5.1.4 圖像校正
    5.2 籠式光場(chǎng)相機(jī)成像性能評(píng)價(jià)
        5.2.1 裝配精度檢測(cè)
        5.2.2 籠式光場(chǎng)相機(jī)畸變特性
        5.2.3 圖像傳感器噪聲
        5.2.4 圖像傳感器的線性度
    5.3 光場(chǎng)層析成像火焰三維溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)
        5.3.1 系統(tǒng)基本組件
        5.3.2 系統(tǒng)功能測(cè)試
    5.4 測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)定
        5.4.1 重聚焦深度標(biāo)定
        5.4.2 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)標(biāo)定
        5.4.3 輻射強(qiáng)度標(biāo)定
    5.5 本章小結(jié)
第六章 光場(chǎng)層析成像火焰三維溫度場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 乙烯擴(kuò)散火焰溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及裝置
        6.1.1 乙烯擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)裝置
        6.1.2 熱電偶火焰溫度測(cè)量
    6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
        6.2.1 層流火焰
        6.2.2 雙峰火焰
        6.2.3 湍流脈動(dòng)火焰
    6.3 本章小結(jié)
第七章 基于光場(chǎng)層析成像的高溫氣固兩相流溫度、速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)
    7.1 引言
    7.2 測(cè)量方法的改進(jìn)與驗(yàn)證
        7.2.1 高溫顆粒的溫度測(cè)量
        7.2.2 飛行速度測(cè)量
        7.2.3 小球下落的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
    7.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及裝置
    7.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
        7.4.1 單個(gè)高溫金屬顆粒的溫度變化
        7.4.2 高溫金屬顆粒的溫度-速度分布
    7.5 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 論文的主要結(jié)論
    8.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 展望與建議
參考文獻(xiàn)
研究成果
致謝

(5)內(nèi)燃機(jī)光學(xué)診斷試驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試方法綜述(論文提綱范文)

0 引言
1 試驗(yàn)平臺(tái)
    1.1 定容燃燒彈
        1.1.1 點(diǎn)燃式定容燃燒彈
        1.1.2 預(yù)燃加熱式定容燃燒彈
        1.1.3 內(nèi)部加熱式定容燃燒彈
        1.1.4 流動(dòng)加熱式定容燃燒彈
    1.2 快速壓縮機(jī)
    1.3 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)
2 測(cè)試方法
    2.1 紋影法
    2.2 雙色法
    2.3 消光法
    2.4 折射率匹配法
    2.5 粒子圖像測(cè)速
    2.6 激光誘導(dǎo)熒光法
        2.6.1 激光誘導(dǎo)熒光法基本原理
        2.6.2 復(fù)合誘導(dǎo)熒光原理
        2.6.3 部分特殊的LIF特性和相關(guān)技術(shù)
        2.6.4 常用熒光物質(zhì)和激光波長(zhǎng)組合
        2.6.5 激光誘導(dǎo)熒光法的典型應(yīng)用
        2.6.5. 1 混合氣測(cè)量
        2.6.5. 2 燃燒產(chǎn)物測(cè)量
        2.6.5. 3 溫度測(cè)量
        2.6.5. 4 復(fù)合誘導(dǎo)熒光法噴霧測(cè)量
        2.6.5. 5 油膜測(cè)量
    2.7 激光誘導(dǎo)熾光法
    2.8 相位多普勒粒子測(cè)試
3 總結(jié)與展望

(6)激光誘導(dǎo)熾光法測(cè)量燃燒中碳煙的仿真與實(shí)驗(yàn)研究(論文提綱范文)

摘要
abstract
主要符號(hào)對(duì)照表
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 碳煙的光學(xué)測(cè)試方法概述
        1.2.1 消光法
        1.2.2 雙色法
        1.2.3 激光誘導(dǎo)熾光法
    1.3 LII測(cè)量碳煙的研究現(xiàn)狀
    1.4 乙醇對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)微粒排放影響的研究現(xiàn)狀
    1.5 GDI汽油機(jī)缸內(nèi)碳煙生成特性的研究現(xiàn)狀
    1.6 本文的研究?jī)?nèi)容與意義
第2章 基于雙色法的激光誘導(dǎo)熾光測(cè)量技術(shù)
    2.1 2C-LII求解碳煙體積分?jǐn)?shù)原理
    2.2 激光誘導(dǎo)熾光模型
        2.2.1 建立LII模型
        2.2.2 Kock-Roth模型
        2.2.3 Liu模型
        2.2.4 Michelsen模型
        2.2.5 模型討論
    2.3 本章小結(jié)
第3章 2C-LII碳煙濃度定量測(cè)試方法的有效性驗(yàn)證
    3.1 燃燒器裝置系統(tǒng)
        3.1.1 燃燒器
        3.1.2 燃料供給裝置
    3.2 LII測(cè)試系統(tǒng)
        3.2.1 激光系統(tǒng)
        3.2.2 采集系統(tǒng)
        3.2.3 信號(hào)同步系統(tǒng)
    3.3 黑體爐標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
    3.4 層流乙烯擴(kuò)散火焰碳煙體積分?jǐn)?shù)測(cè)量
    3.5 本章小結(jié)
第4章 GDI光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)碳煙濃度測(cè)量
    4.1 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)搭建
        4.1.1 試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)及整體臺(tái)架
        4.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣微粒測(cè)試系統(tǒng)
    4.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)方案
    4.3 缸內(nèi)碳煙濃度分布測(cè)量
    4.4 排氣顆粒物測(cè)量
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及科研成果
致謝

(7)基于自由基光譜的預(yù)混火焰溫度檢測(cè)研究(論文提綱范文)

摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 接觸式測(cè)溫
        1.2.2 非接觸式測(cè)溫
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
第2章 雙色法測(cè)溫機(jī)理
    2.1 雙色法公式及適用條件
    2.2 碳煙顆粒的生成機(jī)理
    2.3 本章小結(jié)
第3章 C_2~*自由基特性分析與研究
    3.1 火焰自由基簡(jiǎn)介
    3.2 C_2~*自由基滿足示溫粒子資格條件
    3.3 本章小結(jié)
第4章 基于C_2~*自由基光譜的預(yù)混氣體雙色法測(cè)溫
    4.1 預(yù)混氣體燃燒實(shí)驗(yàn)裝置
        4.1.1 燃燒系統(tǒng)
        4.1.2 測(cè)溫系統(tǒng)
        4.1.3 光譜系統(tǒng)
    4.2 甲烷/空氣預(yù)混燃燒火焰的雙色法測(cè)溫
        4.2.1 熱電偶測(cè)溫補(bǔ)償與數(shù)據(jù)處理
        4.2.2 雙色法參數(shù)修正、波段選擇及光譜數(shù)據(jù)處理
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
    4.3 丁烷/空氣預(yù)混燃燒火焰的雙色法測(cè)溫
    4.4 誤差分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝

(8)基于能量利用的富氧燃燒輻射問(wèn)題與系統(tǒng)研究(論文提綱范文)

致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 富氧燃燒技術(shù)
        1.2.1 富氧燃燒技術(shù)簡(jiǎn)介
        1.2.2 富氧燃燒基礎(chǔ)研究
    1.3 富氧燃燒熱輻射關(guān)鍵問(wèn)題
        1.3.1 氣體輻射特性模型
        1.3.2 輻射熱力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.3.3 富氧燃燒火焰輻射特性
    1.4 光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)研究
        1.4.1 基于太陽(yáng)能的光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)
        1.4.2 基于燃燒熱光伏技術(shù)的光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容
2 富氧燃燒輻射熱力學(xué)理論研究
    2.1 引言
    2.2 黑體輻射?
        2.2.1 幾種代表觀點(diǎn)
        2.2.2 不可逆性的討論
        2.2.3 三個(gè)公式的差異
        2.2.4 討論黑體輻射?的輻射機(jī)模型
    2.3 單色輻射?
        2.3.1 關(guān)于單色光子?的討論
        2.3.2 等效溫度公式的討論
        2.3.3 關(guān)于黑體輻射的討論
    2.4 單色輻射熵
    2.5 本章小結(jié)
3 富氧燃燒氣體輻射模型開發(fā)理論
    3.1 引言
    3.2 非灰氣體輻射特性模型
        3.2.1 SNB模型
        3.2.2 WSGG模型及改進(jìn)
        3.2.3 求解耦合氣體輻射模型的輻射傳遞方程
    3.3 灰氣體加權(quán)模型的開發(fā)
        3.3.1 改進(jìn)WSGG模型系數(shù)的擬合
        3.3.2 典型工況下的WSGG模型
    3.4 典型工況WSGG模型計(jì)算結(jié)果
        3.4.1 考察工況設(shè)計(jì)
        3.4.2 結(jié)果及討論
    3.5 本章小結(jié)
4 富氧氣氛新型寬范圍灰氣體加權(quán)模型
    4.1 引言
    4.2 新型寬范圍WSGG模型
        4.2.1 新WSGG模型
        4.2.2 輻射傳遞方程
        4.2.3 考察算例
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 發(fā)射率結(jié)果
        4.3.2 一維算例結(jié)果
        4.3.3 壓力對(duì)輻射傳熱的影響結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
5 富氧燃燒輻射特性理論研究
    5.1 引言
    5.2 單色輻射傳遞過(guò)程熱力學(xué)理論
        5.2.1 單色光譜可用能理論評(píng)述
        5.2.2 單色輻射?傳遞
        5.2.3 單色輻射熵傳遞
        5.2.4 熱力學(xué)關(guān)系驗(yàn)證
        5.2.5 數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證
    5.3 一維爐膛燃燒介質(zhì)輻射能量特征
        5.3.1 一維工況設(shè)計(jì)
        5.3.2 氣體輻射模型應(yīng)用比較
        5.3.3 富氧燃燒介質(zhì)輻射特性結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
6 富氧燃燒輻射特性實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 引言
    6.2 管式爐一維輻射實(shí)驗(yàn)
        6.2.1 管式爐實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)分析
        6.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    6.3 小型平焰燃燒器輻射實(shí)驗(yàn)
        6.3.1 小型平焰燃燒器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹
        6.3.2 實(shí)驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)分析
        6.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        6.3.4 數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證
    6.4 富氧燃燒中試實(shí)驗(yàn)
        6.4.1 富氧中試試驗(yàn)臺(tái)介紹
        6.4.2 實(shí)驗(yàn)方法與工況
        6.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論結(jié)果
    6.5 本章小結(jié)
7 富氧燃燒光熱能量分級(jí)利用系統(tǒng)
    7.1 引言
    7.2 光熱能量分級(jí)利用理論及原則
        7.2.1 輻射能量分頻利用理論
        7.2.2 光熱能量分級(jí)利用原則
    7.3 直接利用火焰能量的光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)
        7.3.1 新型富氧燃燒分級(jí)利用系統(tǒng)概念
        7.3.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)化熱力學(xué)計(jì)算模型
        7.3.3 系統(tǒng)性能結(jié)果與討論
    7.4 基于光譜調(diào)節(jié)的光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)
        7.4.1 新型熱光伏光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)(TBRC)
        7.4.2 光熱能量分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的分析模型
        7.4.3 系統(tǒng)熱力學(xué)分析結(jié)果與討論
        7.4.4 基于高參數(shù)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的光熱分級(jí)系統(tǒng)理想性能分析
    7.5 本章小結(jié)
8 全文總結(jié)及工作展望
    8.1 主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論
    8.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
附錄
作者簡(jiǎn)介
    教育經(jīng)歷
    獲獎(jiǎng)與榮譽(yù)
    博士期間參與的科研項(xiàng)目
    攻讀博士期間發(fā)表的論文

(9)瞬態(tài)火焰與壁面相互作用的研究(論文提綱范文)

摘要
ABSTRACT
字母注釋表
第一章 緒論
    1.1 前言
        1.1.1 先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)
        1.1.2 火焰撞壁產(chǎn)生的原因及影響
    1.2 火焰與壁面相互作用的光學(xué)診斷研究進(jìn)展
        1.2.1 火焰撞壁的光學(xué)診斷研究
        1.2.2 火焰撞壁的光學(xué)診斷研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
    1.3 課題主要研究意義及內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)裝置及光學(xué)測(cè)試方法
    2.1 瞬態(tài)火焰撞壁可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        2.1.1 燃燒器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置
        2.1.2 高速紋影系統(tǒng)
        2.1.3 圖像采集系統(tǒng)
        2.1.4 實(shí)驗(yàn)燃料及邊界條件選擇
    2.2 光學(xué)方法的應(yīng)用
        2.2.1 自發(fā)光直接成像
        2.2.2 陰影法與紋影法原理
    2.3 本章小結(jié)
第三章 火焰與干濕壁面相互作用過(guò)程中火焰形貌影響因素
    3.1 火焰伸展半徑差異及影響因素
        3.1.1 壁面高度對(duì)火焰伸展半徑的影響
        3.1.2 燃料流速對(duì)火焰伸展半徑的影響
        3.1.3 壁面條件對(duì)火焰伸展半徑的影響
    3.2 火焰厚度差異及影響因素
        3.2.1 壁面高度對(duì)火焰厚度的影響
        3.2.2 燃料流速對(duì)火焰厚度的影響
        3.2.3 壁面條件對(duì)火焰厚度的影響
    3.3 本章小結(jié)
第四章 火焰自發(fā)光及OH~*分布及淬熄距離的探究
    4.1 火焰自發(fā)光情況比較
        4.1.1 壁面高度對(duì)火焰自發(fā)光情況的影響
        4.1.2 燃料流速對(duì)火焰自發(fā)光的影響
        4.1.3 壁面條件對(duì)火焰自發(fā)光的影響
    4.2 OH~*分布情況分析
        4.2.1 壁面高度對(duì)OH~*分布影響
        4.2.2 燃料流速對(duì)OH~*分布影響
        4.2.3 壁面條件對(duì)OH~*分布影響
    4.3 淬熄距離的比較及影響
        4.3.1 壁面高度對(duì)淬熄距離的影響
        4.3.2 燃料流速對(duì)淬熄距離的影響
        4.3.3 壁面條件對(duì)淬熄距離的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明
致謝

(10)彌散介質(zhì)條件下對(duì)稱與非對(duì)稱火焰參數(shù)多波長(zhǎng)重建的數(shù)值研究(論文提綱范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 本文的研究綜述
        1.2.1 火焰測(cè)溫方法概述
        1.2.2 發(fā)射CT法與溫度解耦重建
        1.2.3 彌散介質(zhì)輻射參數(shù)重建的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 輻射反問(wèn)題算法的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要內(nèi)容
第2章 彌散介質(zhì)發(fā)射與吸收條件下軸對(duì)稱火焰的多波長(zhǎng)重建數(shù)值研究
    2.1 引言
    2.2 彌散介質(zhì)輻射特性與輻射傳遞方程
        2.2.1 彌散煙黑介質(zhì)的吸收特性
        2.2.2 彌散介質(zhì)輻射傳遞方程的推導(dǎo)
    2.3 視在光線法
    2.4 基于發(fā)射、吸收條件下軸對(duì)稱火焰參數(shù)的多波長(zhǎng)重建研究
        2.4.1 非迭代最小二乘正則化算法的建立
        2.4.2 火焰溫度與煙黑濃度的解耦重建算法
    2.5 模擬仿真與結(jié)果驗(yàn)證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 彌散介質(zhì)散射條件下的火焰多參數(shù)重建研究
    3.1 引言
    3.2 煙黑顆粒的散射特性
        3.2.1 經(jīng)典Mie散射理論
        3.2.2 基于逆向求解的煙黑散射系數(shù)的推導(dǎo)
    3.3 廣義源項(xiàng)理論逆向重建散射系數(shù)
        3.3.1 介質(zhì)輻射傳遞正向計(jì)算
        3.3.2 輻射反問(wèn)題計(jì)算
        3.3.3 火焰多參數(shù)解耦重建
    3.4 結(jié)果驗(yàn)證與誤差分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 彌散介質(zhì)條件下非對(duì)稱火焰輻射重建數(shù)值研究
    4.1 引言
    4.2 基于先驗(yàn)正則化的ARTTV算法的提出及其智能優(yōu)化
    4.3 正則因子的自適應(yīng)PSO算法求解
    4.4 基于ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的ARTTV算法
    4.5 重建結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 全文總結(jié)創(chuàng)新與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    5.3 研究展望與未來(lái)計(jì)劃
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果
附錄2 攻讀博士期間參加的科研項(xiàng)目

四、Experimental Study on Measurement of Flame Temperature Distribution Using the Two-Color Method(論文參考文獻(xiàn))

  • [1]基于光學(xué)診斷的煤與生物質(zhì)顆?;旌现鸺叭紵匦匝芯縖D]. 祁勝. 浙江大學(xué), 2021(01)
  • [2]基于自發(fā)輻射分析的被動(dòng)式燃燒診斷技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 婁春,張魯棟,蒲旸,張仲儂,李智聰,陳鵬飛. 實(shí)驗(yàn)流體力學(xué), 2021(01)
  • [3]船用柴油機(jī)缸內(nèi)火焰燃燒瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布特性研究[D]. 顏杰. 哈爾濱工程大學(xué), 2021
  • [4]光場(chǎng)層析成像火焰三維溫度場(chǎng)測(cè)量方法與系統(tǒng)研究[D]. 劉煜東. 東南大學(xué), 2020
  • [5]內(nèi)燃機(jī)光學(xué)診斷試驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試方法綜述[J]. 何旭,伍岳,馬驍,李雁飛,齊運(yùn)亮,劉澤昌,徐一凡,周揚(yáng),李熊偉,劉聰,馮海濤,劉福水. 實(shí)驗(yàn)流體力學(xué), 2020(03)
  • [6]激光誘導(dǎo)熾光法測(cè)量燃燒中碳煙的仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張玉林. 吉林大學(xué), 2020(08)
  • [7]基于自由基光譜的預(yù)混火焰溫度檢測(cè)研究[D]. 宋哲. 華北電力大學(xué)(北京), 2020(06)
  • [8]基于能量利用的富氧燃燒輻射問(wèn)題與系統(tǒng)研究[D]. 山石泉. 浙江大學(xué), 2020(08)
  • [9]瞬態(tài)火焰與壁面相互作用的研究[D]. 鄭志偉. 天津大學(xué), 2019(01)
  • [10]彌散介質(zhì)條件下對(duì)稱與非對(duì)稱火焰參數(shù)多波長(zhǎng)重建的數(shù)值研究[D]. 李明杰. 武漢科技大學(xué), 2019(08)

標(biāo)簽:;  ;  ;  ;  

雙色法測(cè)量火焰溫度分布的實(shí)驗(yàn)研究
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