本文關(guān)鍵詞：火焰自由基熒光強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)與研制

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【摘要】：火焰自由基作為燃燒過程的中間產(chǎn)物,其輻射出的熒光強(qiáng)度與火焰溫度、基團(tuán)濃度、熱釋放率等參數(shù)有著密切的聯(lián)系。針對(duì)火焰自由基展開深入的研究,有助于了解燃料燃燒特性,增進(jìn)對(duì)燃燒的認(rèn)識(shí)�；鹧孀杂苫鶡晒鈴�(qiáng)度的捕捉需要良好的測(cè)量設(shè)備作為工具�，F(xiàn)有的用于測(cè)量火焰自由基熒光強(qiáng)度的LIF和PLIF系統(tǒng)主要存在著價(jià)格昂貴、維護(hù)不便、在時(shí)域上獲取連續(xù)信號(hào)的能力相對(duì)較差等缺點(diǎn)。因此,從降低實(shí)驗(yàn)成本、改善現(xiàn)有系統(tǒng)局限性的角度出發(fā),拓展火焰自由基熒光強(qiáng)度的測(cè)試方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將卡塞格林光學(xué)原理應(yīng)用于火焰自由基熒光強(qiáng)度的測(cè)量,重點(diǎn)提出了一種火焰自由基熒光強(qiáng)度的定點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng),用于實(shí)現(xiàn)自由基光強(qiáng)的定點(diǎn)測(cè)量與時(shí)域上連續(xù)信號(hào)的獲取。同時(shí),基于ICCD相機(jī)提出了一種火焰自由基熒光強(qiáng)度2D圖像捕捉系統(tǒng),用于捕捉自由基團(tuán)在火焰中的二維分布圖像。主要工作和成果如下:(1)通過設(shè)計(jì)計(jì)算與Zemax軟件的模擬優(yōu)化,研制出了卡塞格林光線定點(diǎn)采集裝置,該裝置可作為測(cè)量系統(tǒng)采集光線的前置裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的定點(diǎn)采集。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該裝置可采集短軸直徑為0.382mm,長(zhǎng)軸直徑為1.628mm“橢球形”區(qū)域內(nèi)的光線,具有較高的空間分辨率。(2)完成了火焰自由基熒光強(qiáng)度定點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案以及系統(tǒng)的加工制作、相關(guān)設(shè)備的選配。通過對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的安裝調(diào)試,詳細(xì)給出了測(cè)量系統(tǒng)各部分的組成裝配情況、工作原理等。(3)完成了火焰自由基熒光強(qiáng)度2D圖像捕捉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)搭建。給出了系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)方案、ICCD相機(jī)的工作原理和詳細(xì)的拍攝控制過程。針對(duì)Solis軟件,介紹了基于該軟件的圖像初級(jí)處理方法。(4)為驗(yàn)證新研制的火焰自由基熒光強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)在火焰測(cè)量中應(yīng)用的可行性。設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn),具體針對(duì)火焰2cm高度處全光譜、OH基、CH基的徑向熒光強(qiáng)度數(shù)據(jù),將由定點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)和2D圖像捕捉系統(tǒng)分別獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩套系統(tǒng)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)規(guī)律基本一致。本文重點(diǎn)提出的火焰自由基熒光強(qiáng)度的定點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng),屬于非接觸式測(cè)量,其相比于“探針式”的定點(diǎn)測(cè)量設(shè)備,具有不擾動(dòng)火焰本身流場(chǎng)的優(yōu)勢(shì),且其采用高響應(yīng)頻率的光電倍增管作為感光設(shè)備,可獲得光強(qiáng)數(shù)據(jù)在時(shí)域上的連續(xù)信號(hào)。同時(shí)結(jié)合2D圖像捕捉系統(tǒng),可獲得較為完整的火焰自由基熒光強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：火焰自由基 熒光強(qiáng)度 定點(diǎn)測(cè)量 卡塞格林光學(xué)系統(tǒng) ICCD相機(jī) 光電倍增管
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號(hào)說明12-14
• 第1章 緒論14-30
• 1.1 課題研究背景和意義14
• 1.2 火焰自由基熒光強(qiáng)度的測(cè)試方法研究進(jìn)展14-20
• 1.2.1 自由基熒光強(qiáng)度的獲取方法概述14-16
• 1.2.2 LIF、PLIF等主流測(cè)試手段的應(yīng)用情況16-17
• 1.2.3 ICCD、光電倍增管等測(cè)試手段的應(yīng)用情況17-20
• 1.3 卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)在火焰研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀20-22
• 1.3.1 卡塞格林光學(xué)原理簡(jiǎn)介20
• 1.3.2 卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)在火焰研究中的應(yīng)用及發(fā)展20-22
• 1.4 火焰自由基熒光強(qiáng)度研究現(xiàn)狀22-27
• 1.4.1 火焰自由基及其熒光強(qiáng)度22-23
• 1.4.2 火焰自由基熒光強(qiáng)度研究情況及發(fā)展趨勢(shì)23-27
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容27-30
• 第2章 火焰自由基熒光強(qiáng)度定點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作30-44
• 2.1 測(cè)量系統(tǒng)概述30-31
• 2.2 卡塞格林光線定點(diǎn)采集裝置的開發(fā)研制31-38
• 2.2.1 卡塞格林光線定點(diǎn)采集裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算31-32
• 2.2.2 基于Zemax軟件的卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化與分析32-36
• 2.2.3 鏡片選材加工36-37
• 2.2.4 鏡筒設(shè)計(jì)制作37-38
• 2.3 光線傳輸部分38-41
• 2.3.1 光纖的工作原理與選型38-39
• 2.3.2 準(zhǔn)直鏡的工作原理與選型39-41
• 2.3.3 濾光片的基本原理與選型41
• 2.4 數(shù)據(jù)采集部分41-43
• 2.4.1 光電倍增管的工作原理與選型41-42
• 2.4.2 數(shù)據(jù)的輸出與采集42-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第3章 火焰自由基熒光強(qiáng)度定點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)的安裝與調(diào)試44-54
• 3.1 測(cè)量系統(tǒng)的安裝與銜接44-46
• 3.1.1 光線采集部分的裝配44-45
• 3.1.2 黑箱模塊的裝配45-46
• 3.2 卡塞格林光線定點(diǎn)采集裝置定點(diǎn)功能的性能測(cè)試46-49
• 3.2.1“橢球形”被測(cè)區(qū)域的短軸直徑Φ 驗(yàn)證46-48
• 3.2.2 被測(cè)區(qū)域的景深△驗(yàn)證48-49
• 3.3 卡塞格林光線定點(diǎn)采集裝置工作距離的測(cè)量49-50
• 3.4 測(cè)量系統(tǒng)的調(diào)試50-53
• 3.4.1 卡塞格林光線定點(diǎn)采集裝置的調(diào)焦50-51
• 3.4.2 光電倍增管的調(diào)控51-53
• 3.4.3 測(cè)量系統(tǒng)的初調(diào)53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 火焰自由基熒光強(qiáng)度 2D圖像捕捉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)搭建54-62
• 4.1 測(cè)試系統(tǒng)概述54
• 4.2 燃燒臺(tái)54-56
• 4.3 ICCD成像系統(tǒng)56-61
• 4.3.1 ICCD成像原理56
• 4.3.2 ICCD相機(jī)的圖像拍攝與控制56-58
• 4.3.3 基于Solis軟件的圖像初級(jí)處理58-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 火焰自由基熒光強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)在火焰測(cè)量中的應(yīng)用62-68
• 5.1 利用定點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)獲取火焰自由基熒光強(qiáng)度的定點(diǎn)數(shù)據(jù)62-64
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置62-63
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析63-64
• 5.2 利用 2D圖像捕捉系統(tǒng)獲取火焰基團(tuán)的整體分布64-65
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置64-65
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析65
• 5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)證65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 第6章 結(jié)論與展望68-72
• 6.1 結(jié)論68-69
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)69
• 6.3 展望69-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 致謝77-78
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果78

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