Hencken火焰結(jié)構(gòu)對(duì)FS-CARS光譜溫度定標(biāo)影響的研究.pdf

1、在燃燒場(chǎng)中，溫度是最為重要的參數(shù)，如何準(zhǔn)確且快速的獲取溫度信息具有重要的實(shí)際意義，可以為建立有效的燃燒模型、深入地了解燃燒的物理和化學(xué)過程以及改進(jìn)現(xiàn)有的燃燒系統(tǒng)提供重要的參考。在燃燒測(cè)溫領(lǐng)域，測(cè)溫方式分為熱電偶等接觸式測(cè)量及CARS等激光光譜非接觸測(cè)量手段。其中，接觸式測(cè)量易受環(huán)境條件限制，且不適用于高溫測(cè)量；激光光譜非接觸式測(cè)量不受測(cè)溫環(huán)境條件的限制，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫領(lǐng)域高度的時(shí)間和空間分辨。本課題即利用非接觸式測(cè)溫中的飛秒單脈沖CAR

2、S光譜技術(shù)研究Hencken火焰結(jié)構(gòu)對(duì)其溫度定標(biāo)擬合過程的影響。
　　本文先對(duì)Hencken型燃燒器和CARS光譜技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹；對(duì)丙烷/空氣的平焰擴(kuò)散火焰特征進(jìn)行定性研究；以及用熱電偶測(cè)溫方法對(duì)燃燒場(chǎng)的軸向及不同橫截面的溫度分布規(guī)律進(jìn)行研究；其次，用飛秒單脈沖CARS光譜技術(shù)對(duì)Hencken燃燒器燃燒場(chǎng)中的一維溫度分布進(jìn)行測(cè)溫研究，并分析該Hencken燃燒器不同測(cè)點(diǎn)溫度與理論CARS光譜最佳擬合溫度的擬合誤差。

3、　　根據(jù)以上研究思路，設(shè)計(jì)了符合實(shí)驗(yàn)所需的Hencken型平焰燃燒器，搭建了S型熱電偶測(cè)溫裝置，研究了不同當(dāng)量比、平均流速、氧氣濃度等因素對(duì)溫度分布的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，火焰呈近正四棱錐形，火焰的高度及燃盡情況主要取決于燃料的流量，且當(dāng)量比為0.471時(shí)，隨著軸向高度的增加，測(cè)點(diǎn)溫度近正弦曲線般波動(dòng)而后逐漸降低，平均的降溫幅度為0.5℃/mm,整個(gè)軸向高度方向的所有測(cè)點(diǎn)的溫度平均值為1131℃，比理論計(jì)算溫度低1.4％，即該工況測(cè)溫

4、結(jié)果和理論計(jì)算溫度最接近；隨著甲烷流量的升高，軸向溫度隨高度的升高逐漸呈現(xiàn)出先減小再增大后降低的現(xiàn)象，整體呈現(xiàn)波動(dòng)變化的規(guī)律；當(dāng)氧氣濃度為21%時(shí)，在測(cè)量范圍內(nèi)，軸向溫度隨著高度的增加基本無變化。
　　同時(shí)，搭建了一套基于啁啾脈沖的飛秒單脈沖CARS光譜實(shí)驗(yàn)裝置，以Hencken燃燒器產(chǎn)生的高溫火焰為探測(cè)樣品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用飛秒CPP-CARS光譜技術(shù)對(duì)火焰溫度一維分布的測(cè)量，測(cè)量溫度在1350K和1450K之間，和熱電偶測(cè)量