基于化學(xué)發(fā)光溶液示蹤的射流濃度場(chǎng)測(cè)試分析系統(tǒng)研究.pdf

1、化學(xué)發(fā)光是在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)過程中伴隨的一種光輻射現(xiàn)象，具有靈敏度高、無需外加光源即可被相機(jī)捕捉到光源信息?；诨瘜W(xué)發(fā)光法具有的上述優(yōu)勢(shì)，本論文擬系統(tǒng)研究化學(xué)發(fā)光溶液作為射流示蹤劑的可行性，并探索開發(fā)一套用于射流濃度場(chǎng)擴(kuò)散規(guī)律研究的實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試分析系統(tǒng)，達(dá)到能無接觸、無干擾、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地獲得瞬態(tài)濃度場(chǎng)整體信息的目的。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）化學(xué)發(fā)光示蹤溶液體系的優(yōu)化選擇與標(biāo)定研究。本文選取并探索過氧草酸酯類化學(xué)發(fā)光體系作為射

2、流示蹤劑的可行性。在過氧草酸酯類化學(xué)發(fā)光體系中，其組分濃度對(duì)化學(xué)發(fā)光的強(qiáng)度有直接的影響，本文通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分別研究其組分濃度對(duì)體系發(fā)光效率的影響，從而優(yōu)選出發(fā)光體系作為示蹤劑的最佳實(shí)驗(yàn)條件。本文還開展了化學(xué)發(fā)光溶液的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)研究，即研究由多組標(biāo)定樣本來確定圖像灰度值和濃度值之間的標(biāo)定曲線，以便將圖像的灰度信息（即示蹤劑的光強(qiáng)信息）轉(zhuǎn)化為射流示蹤劑的濃度信息。
　?。?）射流濃度場(chǎng)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。射流濃度場(chǎng)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置

3、共包括三部分：水槽實(shí)驗(yàn)裝置、射流實(shí)驗(yàn)裝置、圖像采集裝置。其中圖像采集包括：對(duì)話框采集界面、從相機(jī)接收擴(kuò)散信息并保存、采集界面對(duì)相機(jī)的控制。利用圖像采集裝置來捕捉射流濃度場(chǎng)時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的擴(kuò)散過程，可以達(dá)到無接觸且不破壞濃度場(chǎng)的目的。
　　（3）靜水和動(dòng)水條件下射流濃度場(chǎng)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)包括兩部分內(nèi)容：一是以羅丹明B作為射流示蹤物質(zhì)的濃度場(chǎng)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)研究。其實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟趯?duì)實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。二是以化學(xué)發(fā)光溶液作為射流示蹤溶液的濃

4、度場(chǎng)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)研究。分別設(shè)計(jì)了對(duì)靜態(tài)和橫向流動(dòng)環(huán)境中的射流濃度場(chǎng)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)，利用圖像采集裝置和圖像處理程序來捕捉、分析射流濃度場(chǎng)時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的擴(kuò)散過程，用以驗(yàn)證過氧草酸酯類化學(xué)發(fā)光體系作為射流示蹤劑來定量描述和分析射流濃度場(chǎng)的擴(kuò)散特征的可行性。
　　（4）基于Fluent軟件的射流濃度場(chǎng)數(shù)值模擬的構(gòu)建。本文采用了“可實(shí)現(xiàn)”k-ε模型模擬三組基于化學(xué)發(fā)光的圓射流的摻混和擴(kuò)散流動(dòng)過程的實(shí)驗(yàn)，比較了實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果，數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)一