本文關(guān)鍵詞：紅外激光加熱下球形液滴蒸發(fā)特性研究

  更多相關(guān)文章： 液滴蒸發(fā) 激光加熱 輻射特性 蒙特卡洛法

【摘要】：液滴蒸發(fā)作為液體燃料燃燒、噴霧冷卻等過程的基本原理有著重要研究意義,目前液滴蒸發(fā)領(lǐng)域中對方向強(qiáng)輻射下液滴蒸發(fā)的研究存在不足。本文通過實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,對紅外激光加熱這種單向強(qiáng)輻射下的液滴蒸發(fā)問題進(jìn)行分析研究。設(shè)計(jì)了紅外激光加熱下液滴蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),使用石英絲對液滴進(jìn)行懸掛,通過顯微攝像頭和紅外熱像儀對液滴蒸發(fā)過程進(jìn)行監(jiān)測,并通過圖像分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,完整地記錄了液滴蒸發(fā)過程的尺寸變化及溫度變化情況。實(shí)驗(yàn)研究了激光波長、激光功率以及液滴初始直徑對液滴蒸發(fā)特性的影響�；诿商乜宸ㄓ�(jì)算分析了不同尺寸球形液滴對于不同波長、不同分布模式激光的液滴整體吸收率及內(nèi)部吸收分布特性。并分析等溫液滴表觀發(fā)射率,解釋了液滴紅外測溫中的邊緣效應(yīng),給出紅外測溫結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法。分別建立了液滴零維無限熱導(dǎo)率蒸發(fā)模型和三維導(dǎo)熱限制蒸發(fā)模型,在之前輻射吸收研究的基礎(chǔ)上對激光加熱下的液滴蒸發(fā)進(jìn)行計(jì)算模擬,研究了液滴蒸發(fā)過程中直徑變化及溫度變化,并將計(jì)算結(jié)果同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。研究發(fā)現(xiàn)采用均勻輻射的零維模型在一定程度上可以較好地估計(jì)液滴蒸發(fā)特性,三維導(dǎo)熱限制蒸發(fā)模型在透過性明顯的輻射下同實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好,而在吸收性較強(qiáng)導(dǎo)致液滴內(nèi)部溫度不均勻性較大時不適用。
【關(guān)鍵詞】：液滴蒸發(fā) 激光加熱 輻射特性 蒙特卡洛法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK12
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 主要符號8-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題研究的背景及意義9
• 1.2 國外研究現(xiàn)狀9-18
• 1.2.1 忽略輻射的液滴蒸發(fā)研究10-11
• 1.2.2 考慮輻射的液滴蒸發(fā)研究11-12
• 1.2.3 其他液滴蒸發(fā)理論研究12
• 1.2.4 液滴蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)研究12-18
• 1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.1 理論研究與數(shù)值計(jì)算18-19
• 1.3.2 實(shí)驗(yàn)研究19
• 1.4 目前研究存在的問題19-21
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容21-22
• 第2章 紅外激光加熱下液滴蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)研究22-42
• 2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方案22-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)22-23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成23-26
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)處理26-27
• 2.1.4 實(shí)驗(yàn)誤差分析27-28
• 2.2 液滴蒸發(fā)特性實(shí)驗(yàn)研究28-41
• 2.2.1 初始直徑的影響28-32
• 2.2.2 輻射光譜的影響32-34
• 2.2.3 輻射功率的影響34-40
• 2.2.4 環(huán)境溫濕度的影響40-41
• 2.3 本章小結(jié)41-42
• 第3章 液滴的紅外激光吸收特性及紅外發(fā)射率分析42-59
• 3.1 吸收模型及蒙特卡洛計(jì)算方法42-46
• 3.1.1 吸收模型42-43
• 3.1.2 發(fā)射位置及方向43
• 3.1.3 折射方向43-44
• 3.1.4 介質(zhì)吸收的判定44-45
• 3.1.5 一維球體吸收問題驗(yàn)證45-46
• 3.2 水滴對近紅外激光吸收特性46-52
• 3.2.1 水滴整體吸收率46-47
• 3.2.2 水滴內(nèi)部輻射吸收分布47-52
• 3.3 水滴紅外發(fā)射率問題分析52-57
• 3.3.1 紅外測溫波段水的輻射物性參數(shù)52-53
• 3.3.2 液滴尺寸的影響53-54
• 3.3.3 液滴表面位置的影響54-55
• 3.3.4 真實(shí)溫度的影響55-56
• 3.3.5 等溫液滴紅外測溫結(jié)果分析56-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 第4章 激光加熱下液滴蒸發(fā)數(shù)值模擬分析59-80
• 4.1 零維蒸發(fā)模型計(jì)算59-66
• 4.1.1 零維模型建立及求解59-60
• 4.1.2 計(jì)算方法驗(yàn)證60-62
• 4.1.3 紅外激光加熱下的零維蒸發(fā)計(jì)算62-66
• 4.2 三維液滴蒸發(fā)模型計(jì)算66-75
• 4.2.1 三維模型建立及求解66-69
• 4.2.2 液滴蒸發(fā)過程尺寸變化曲線69-70
• 4.2.3 液滴蒸發(fā)過程溫度場分析70-75
• 4.3 數(shù)值計(jì)算同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析75-79
• 4.3.1 不同初始直徑結(jié)果對比75-76
• 4.3.2 不同輻射光譜結(jié)果對比76-77
• 4.3.3 不同輻射功率結(jié)果對比77-79
• 4.4 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 附錄 計(jì)算程序框圖88-92
• 致謝92

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬力;仇性啟;崔運(yùn)靜;鄭志偉;;兩組分液滴蒸發(fā)特性研究[J];工業(yè)加熱;2014年01期

2 丁繼賢;孫鳳賢;姜任秋;;對流條件下環(huán)境壓力對液滴蒸發(fā)的影響研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2007年10期

3 倪培永;王忠;毛功平;袁銀男;;靜止環(huán)境中甲醇液滴蒸發(fā)的數(shù)值模擬[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年03期

4 田章福;陶玉靜;蘇凌宇;周進(jìn);;多組分液滴蒸發(fā)過程的理論模型及試驗(yàn)研究[J];推進(jìn)技術(shù);2006年06期

5 韓愷;趙長祿;付耿;張付軍;;芐基疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性及影響因素的試驗(yàn)[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報;2014年01期

6 辛慧;周致富;陳斌;王國祥;王躍社;;激光手術(shù)噴霧冷卻中單液滴蒸發(fā)理論模型的比較[J];工程熱物理學(xué)報;2009年04期

7 何博;何浩波;豐松江;聶萬勝;;液體火箭有機(jī)凝膠噴霧液滴蒸發(fā)模型及仿真研究[J];物理學(xué)報;2012年14期

8 金如山,王庚,侯木玉,李汝輝;碳?xì)淙加鸵旱握舭l(fā)的分析[J];內(nèi)燃機(jī)工程;1985年01期

9 段小龍;仇性啟;馬力;李大樹;繩以鍵;賀嬌;;高溫氣流中雙液滴蒸發(fā)過程實(shí)驗(yàn)研究[J];工業(yè)加熱;2014年01期

10 趙鵬;李國岫;張濤;賈濤鳴;;基于流體體積方法的燃油液滴蒸發(fā)過程數(shù)值模擬研究[J];兵工學(xué)報;2013年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孫鳳賢;夏新林;沈淳;;燃料液滴蒸發(fā)的數(shù)值模擬研究[A];全國計(jì)算物理學(xué)會第六屆年會和學(xué)術(shù)交流會論文摘要集[C];2007年

2 張博;張現(xiàn)仁;;液滴蒸發(fā)過程中接觸線在超疏水表面的移動[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第01分會：表面物理化學(xué)[C];2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 趙鵬;燃油液滴蒸發(fā)過程傳熱傳質(zhì)機(jī)理的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];北京交通大學(xué);2013年

2 付耿;疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性及影響機(jī)理研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 胡鵬;基于乙醇柴油單液滴蒸發(fā)和湍流擴(kuò)散模型的噴霧和燃燒過程研究[D];江蘇大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 夏玲燕;聚合物液滴蒸發(fā)界面驅(qū)動自組裝圖案的研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

2 范亞駿;基面荷電液滴蒸發(fā)過程及變形特性的實(shí)驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2016年

3 孫永娟;粗糙基底上納米液滴蒸發(fā)的研究[D];蘭州大學(xué);2016年

4 賈卓杭;紅外激光加熱下球形液滴蒸發(fā)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 丁繼賢;單液滴蒸發(fā)的壓力效應(yīng)與熱環(huán)境影響研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

6 蘇凌宇;負(fù)壓環(huán)境下燃料液滴蒸發(fā)過程的試驗(yàn)和理論研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

7 張龍;凝膠單液滴蒸發(fā)模型的數(shù)值研究[D];天津大學(xué);2014年

8 沈淳;球形液滴蒸發(fā)的對流傳熱數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

9 余小梅;多組分燃料液滴蒸發(fā)特性的數(shù)值研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

10 陳宇輝;湍流噴霧液滴蒸發(fā)與輸運(yùn)的LES-FDF數(shù)值模擬研究[D];浙江大學(xué);2012年

，

本文編號：1038564