燃燒流場(chǎng)可視化和燃燒診斷的最新研究方向已延伸至開發(fā)非接觸式、多參量定性分析、多維可視化的測(cè)量新方法。速度和溫度是反映燃燒流場(chǎng)特性的重要參數(shù),影響著燃燒動(dòng)力學(xué)特性和燃燒機(jī)理,已成為聯(lián)合表征和診斷燃燒過程的關(guān)鍵。融合粒子圖像體測(cè)速技術(shù)和光偏折層析測(cè)溫技術(shù)同時(shí)重建燃燒三維速度溫度場(chǎng),并以此為基礎(chǔ)研究旋流燃燒特性。設(shè)計(jì)非預(yù)混燃燒器產(chǎn)生旋流火焰,構(gòu)建速度和溫度同時(shí)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),采集示蹤粒子圖像和莫爾條紋圖像。使用三維粒子識(shí)別技術(shù)和互相關(guān)算法重建旋流燃燒三維速度場(chǎng),使用條紋位移分析技術(shù)和偏折角修正迭代層析算法重建旋流燃燒三維溫度場(chǎng)。通過實(shí)驗(yàn)探究旋流數(shù)和旋流葉片位置對(duì)火焰性態(tài)、速度分布、溫度分布等特性的影響規(guī)律;使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法數(shù)值模擬旋流燃燒特性,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,隨著旋流葉片遠(yuǎn)離空氣管出口或旋流數(shù)減小,旋流燃燒高溫區(qū)域變高變窄,旋流燃燒高速區(qū)域變小,旋流葉片對(duì)空氣的加速能力與燃燒過程加速效應(yīng)減弱。旋流燃燒中心區(qū)域的速度和溫度低,隨著距旋流中心徑向距離的增加,速度和溫度均呈先增大后減小的變化趨勢(shì)。在距離噴嘴高度不同的截面上,高速區(qū)和高溫區(qū)均呈現(xiàn)相似的封閉或半封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PIV原理示意圖

基于三維速度溫度場(chǎng)同時(shí)重建的旋流燃燒特性研究10本實(shí)驗(yàn)所用粒子圖像測(cè)速技術(shù)利用互相關(guān)算法處理示蹤粒子圖像�；ハ嚓P(guān)算法具有計(jì)算精度高、空間分辨率高、信噪比低等優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算粒子運(yùn)動(dòng)速度過程如圖2-2所示，先將A幀粒子圖像(A幀激光照亮流場(chǎng)時(shí)，CCD相機(jī)拍攝的粒子圖像)分為多個(gè)查問區(qū)，然后計(jì)算B幀圖像(B幀激光照亮?xí)r，CCD相機(jī)拍攝的粒子圖像)中粒子相關(guān)性，尋找相關(guān)性最高的粒子查問區(qū)，最后根據(jù)示蹤粒子圖像中粒子的實(shí)際位移(標(biāo)定過程確定了像素和實(shí)際位移的關(guān)系)和A、B幀拍攝時(shí)間間隔計(jì)算得到速度。圖2-2互相關(guān)算法原理Fig.2-2PrincipleofcrosscorrelationalgorithmPIV在過去的十年中已經(jīng)成熟，并成為定量流場(chǎng)可視化的一個(gè)有力的工具。然而，傳統(tǒng)的PIV技術(shù)只能捕獲流場(chǎng)的二維速度分布，因此不能揭示三維流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。而V3V(volumetricthree-componentvelocimetry，一種粒子圖像體測(cè)速技術(shù))可以測(cè)量流場(chǎng)瞬態(tài)三維速度，其測(cè)速原理如圖2-3所示，體積光將待測(cè)流場(chǎng)中的示蹤粒子照亮，與激光照射垂直的方向上有三臺(tái)CCD相機(jī)拍攝示蹤粒子圖像，然后經(jīng)過二維粒子識(shí)別、三維粒子識(shí)別、三維粒子匹配、互相關(guān)計(jì)算最終重建三維速度常

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文11圖2-3V3V測(cè)速原理Fig.2-3PrincipleofV3VvelocitymeasurementV3V所用的互相關(guān)算法與二維PIV類似，將互相關(guān)算法中的二維矩陣(每個(gè)元素對(duì)應(yīng)一個(gè)二維平面像素)變?yōu)槿S矩陣(每個(gè)元素對(duì)應(yīng)一個(gè)三維體積像素)即可，如下式：121111212(,,)(,,)xyzijknnnIijkIiijjkkR===+++=(2-3)式中：R12為互相關(guān)系數(shù)，xn、yn、zn分別為判讀體在x、y、z三個(gè)方向上的實(shí)際尺寸，I為強(qiáng)度矩陣，為判讀體內(nèi)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差，“i”“j”“k”是空間坐標(biāo)系中的位置分量，下標(biāo)“1”和“2”表示兩個(gè)不同的時(shí)間步。當(dāng)R12出現(xiàn)峰值時(shí)，可以得到判讀體內(nèi)示蹤粒子的平均位移，使用高斯擬合算法計(jì)算得峰值位置的亞像素精度。2.2光偏折層析測(cè)溫技術(shù)光偏折層析測(cè)溫技術(shù)通過不同方向獲得的投影數(shù)據(jù)來反演出被測(cè)流場(chǎng)的溫度分布。層析的原理是將被測(cè)場(chǎng)分為多個(gè)互相平行的平面，將三維立體問題轉(zhuǎn)化為二維平面問題，然后利用激光在180°范圍內(nèi)盡可能多的方向?qū)Ρ粶y(cè)場(chǎng)一維投影，然后得到多個(gè)探測(cè)平面上的投影數(shù)據(jù)，使用相應(yīng)的重建算法進(jìn)行反演運(yùn)算，得出被探測(cè)平面的目標(biāo)參量分布。使用光偏折層析測(cè)溫技術(shù)時(shí)，當(dāng)入射光線通過

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]旋流燃燒器旋流方式對(duì)燃燒特性的影響[J]. 劉前,李俊宇,周浩宇,李謙.  工業(yè)爐. 2020(02)
[2]低旋流預(yù)混燃燒穩(wěn)燃機(jī)理的大渦模擬[J]. 劉英杰,劉瀟,周波,張志浩,鄭洪濤.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2020(02)
[3]CT-TDLAS測(cè)量燃燒火焰二維溫度分布[J]. 周王崢,王珍珍,嚴(yán)俊杰,張丹,辻本一真,神本崇博,出口祥啓.  光子學(xué)報(bào). 2019(12)
[4]中心分級(jí)燃燒室旋流角變化對(duì)燃燒特性的影響[J]. 劉愛虢,李昱澤,朱濤,劉凱.  熱能動(dòng)力工程. 2019(12)
[5]基于PIV技術(shù)的雙旋流燃燒室冷態(tài)流場(chǎng)測(cè)量[J]. 顧大鵬,胡文成,竇義濤.  航空發(fā)動(dòng)機(jī). 2019(05)
[6]旋流非預(yù)混火焰長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)研究與理論預(yù)測(cè)[J]. 席中亞,付忠廣,胡曉天,姜一博.  熱能動(dòng)力工程. 2019(08)
[7]OH與CH2O雙組分平面激光誘導(dǎo)熒光對(duì)旋流燃燒室火焰結(jié)構(gòu)與脈動(dòng)特征的研究[J]. 嚴(yán)浩,張少華,余西龍,李飛,林鑫.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2019(04)
[8]預(yù)混旋流多噴嘴火焰激光可視化實(shí)驗(yàn)研究[J]. 柳偉杰,葛冰,臧述升,王慧汝.  推進(jìn)技術(shù). 2019(08)
[9]預(yù)混段出口角度對(duì)旋流預(yù)混燃燒特性影響[J]. 付忠廣,宋家勝.  熱力發(fā)電. 2019(02)
[10]一種新型旋流燃燒器內(nèi)甲烷擴(kuò)散燃燒特性[J]. 孫婷,田力,宋金甌,祁海鷹,李科.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2018(06)

碩士論文
[1]燃燒流場(chǎng)的溫度與速度分布同時(shí)測(cè)量研究[D]. 劉志剛.青島科技大學(xué) 2018
[2]基于CCD和光學(xué)層析成像算法的火焰三維溫度場(chǎng)重建與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 徐萌.華北電力大學(xué)(北京) 2016
[3]平焰燃燒速度場(chǎng)的PIV測(cè)試研究[D]. 張亞竹.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3138633