【摘要】：缸內(nèi)直噴技術相較于其他內(nèi)燃機噴射技術可以通過提高壓縮比、降低泵氣的損失,來提高發(fā)動機熱效率,并在減少氮氧化物等污染物的排放方面具有巨大優(yōu)勢。在基于缸內(nèi)直噴的燃燒過程控制中,研究分層混合氣的濃度分布信息對研究直噴式內(nèi)燃機具有很大的幫助。激光誘導熒光技術(LIF)經(jīng)常被用來測試燃料的濃度分布信息,其優(yōu)點是時間和空間分辨率高,熒光和激光的波長不一使得信噪比相較于其它方法高,但是其熒光劑的選擇具有局限性,而且需要對熒光強度和物質(zhì)濃度做預先標定,有較大的改進空間。本文參考LIF方法,保留其優(yōu)點,但將熒光劑(tracer)加入氛圍氣中,以高壓氣體射流為例,對這種氛圍氣激光誘導熒光法(LIFA)的濃度測試方法開展研究工作。首先,本文總結(jié)了常用的密度/濃度分布測試方法,包括紋影法,散射法,LIF等。在考慮了傳統(tǒng)LIF方法中熒光劑選擇、預標定等局限性后,從原理方面證明了LIFA無需考慮tracer是否完全代表燃料,解決了tracer的選擇局限性問題,同時還具有不同燃料之間能進行對比的優(yōu)點�；贚IFA方法,推導了計算混合氣濃度分布信息的公式以及在線標定的方法。其次,基于本文所研究的LIFA方法,搭建了實驗所需要的測試平臺,包括噴射系統(tǒng),光學系統(tǒng),同步系統(tǒng)等。此測試平臺可以實現(xiàn)在定容彈系統(tǒng)中,對不同狀態(tài)(氣態(tài)、液態(tài))的燃料,在不同的噴射壓力(2bar~200MPa)、溫度、背壓下,進行濃度分布測試實驗,可以得到不同噴射后時刻的瞬時射流結(jié)果。最后,基于LIFA方法,對不同介質(zhì)的氣體射流在不同條件下進行了實驗,利用在線標定方法,定量得到了不同噴射時刻下的氣體射流在不同噴射壓力下的濃度分布信息情況,并比較了氬氣和氮氣在相同條件下的濃度分布情況,最后對此方法的不確定性進行了討論。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK401
【圖文】：

圖 1- 1 紋影法光學原理分析圖Fig. 1- 1Principle schlieren其中，狹縫的作用為限制光源的強弱，同時構(gòu)造一個點光源；光源前的反射鏡起到了改變光傳播路徑的作用；而準直鏡（即凹面鏡 M1），用來將點光源變?yōu)槠叫械拿婀庠�；測試區(qū)為被測物的運動的區(qū)域，被測物的密度變化可以直接被觀測到；紋影鏡（即凹面鏡 M2）起到了將平行光匯聚的作用，目標是收光與相機鏡頭前；刀片用以切割光路，擋住匯聚后沒被折射的光，來產(chǎn)生紋影效果；高速相機作為圖像傳感器用來采集每一瞬時下的紋影圖片。下面具體解釋原理：光源發(fā)射均勻光線首先經(jīng)小孔變?yōu)辄c光源，小孔恰好置于準直鏡 M1的焦面上，即可將點光線變?yōu)槠叫泄饩��？� ad 經(jīng)過準直鏡和紋影鏡子后在刀口處 a’d’成像，測試區(qū) gj 經(jīng)過紋影鏡和反射鏡最后在相機處成像，實際

上海交通大學碩士學位論文質(zhì)由于吸收了外界的入射光能量，發(fā)生了能級躍遷，在能級之間產(chǎn)生內(nèi)轉(zhuǎn)化效應，而后釋放熱量，并釋放出另一波長的熒光。很明顯，由于階躍能級之間的能量不同，且在發(fā)射熒光過程中有能量損失，因此產(chǎn)生的熒光的能量將會小于原來入射光的能量，反應在波長信息上即熒光波長將大于入射光波長。綜上所述，物質(zhì)在吸收了入射光的能量后，能夠產(chǎn)生另一波長的熒光的條件是：（a）發(fā)熒光物質(zhì)的原子的特征頻率需要同入射光的頻率相同，即二者應有相同的共振頻率。（b）該物質(zhì)的原子需要有足夠的熒光效率，才能保證熒光能突破截止頻率，且發(fā)射出的熒光波長在適合范圍內(nèi)。

【參考文獻】

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本文編號：2740491