基于PLIF-Mie煉油超霧化粒徑二維分布測量研究.pdf

1、本文研究一種用PLIF/Mie雙光譜成像測量超聲速霧化場粒徑二維分布的新方法。超燃沖壓發(fā)動機是實現(xiàn)高超聲速飛行器的首要關鍵技術，是目前世界各國競相發(fā)展的熱點領域之一。煤油超燃霧化是研制煤油超燃發(fā)動機的關鍵問題，但是射流破碎和霧化是流體力學最為困難和尚未解決的基本問題之一。煤油超燃霧化現(xiàn)象和粒徑測量極具挑戰(zhàn)性，盡管該問題已得到廣泛研究，但有待于發(fā)展霧化場粒徑分布的精細在線測量方法，以便給煤油超燃發(fā)動機研制特別是燃燒室設計和評價提供基礎性數(shù)

2、據(jù)。目前理論及仿真途徑都不能很好的解決，依然依賴實驗測量。目前現(xiàn)有對霧化場粒徑分布的測量方法有紋影/陰影、相位多普勒粒徑測量（PDA/PDPA）、光散射和激光全息等。紋影和陰影等傳統(tǒng)光學方法適合顯示流場波細結(jié)構，但分辨率低、沿光程有積分效應，因此，不適合研究液體射流破碎和混合現(xiàn)象。激光全息測量可給出二維粒徑分布結(jié)果，但存在沿光路積分效應，數(shù)據(jù)量大且處理效率低。PDPA光路復雜、成本昂貴，對測試環(huán)境要求高，難以適合發(fā)動機和大型超聲速風洞等

3、真實測量環(huán)境（噪音、振動、油污等）。光譜/散射光成像測量粒徑二維分布是近10年快速發(fā)展的技術，具有測量效率高、光路簡單和提供信息量大等特點，適合環(huán)境惡劣霧化場的在線測量，具有較好應用前景。這些測量方法各有優(yōu)勢也各有弊端，但相同點是都不適用于工況復雜的超聲霧化場粒徑分布的在線測量，所以急需開發(fā)新的測量方法。
　　本文提出一種新方法，將散射光和片激光誘導熒光技術相結(jié)合，利用霧化場粒徑不同次方和彈性散射光/熒光光強的線性關系對霧化場Sa

4、uter平均粒徑（Sauter Mean Diameter: SMD）二維分布進行測量。本文首先給出了該測量方法的理論原理，討論了在氣溶膠實驗臺上進行驗證性實驗的方法和系統(tǒng)定標原理，完成了該部分的實驗，對實驗數(shù)據(jù)進行了分析，證實了該測量方法的可行性，并且完成了對測量系統(tǒng)的定標工作，給出了系統(tǒng)K值，為后續(xù)實驗做了必要準備。本文還討論了超聲速風洞實驗臺上的實驗方法步驟和注意事項，設計了實驗必須的實驗段及光路布置方案。實驗段的機械部分和觀察窗