基于紫外可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的甲烷/空氣平面預(yù)混火焰溫度測量研究

【摘要】：火焰溫度是燃燒領(lǐng)域最重要的宏觀物理量之一,使用紫外可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù),以火焰中的OH自由基作為測量對(duì)象對(duì)甲烷/空氣平面預(yù)混火焰進(jìn)行了溫度測量。首先使用平面激光誘導(dǎo)熒光(PLIF)技術(shù)對(duì)甲烷/空氣平面預(yù)混火焰不同燃燒工況條件下火焰中的OH基分布進(jìn)行了測量,選取火焰中OH基分布均勻工況進(jìn)行了紫外吸收光譜溫度測量。通過LIFbase仿真計(jì)算,綜合考慮溫度測量靈敏度、測量信噪比等因素,選擇OH基A-X(0,0)吸收帶中的P_1(2)和Q_1(8)兩支譜線作為被測躍遷。測量時(shí)使用Nd∶YAG激光器泵浦染料激光器,經(jīng)倍頻后輸出308~311nm紫外可調(diào)諧激光。通過染料激光器以0.4pm為步長進(jìn)行激光波長調(diào)諧,分別掃描獲得兩條吸收譜線的吸收峰線型。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行voigt擬合后,通過計(jì)算兩條譜線的積分吸收值之比,獲得了平面預(yù)混火焰中的溫度信息。分別測量了燃燒器表面不同水平位置與燃燒器中心不同高度處的火焰溫度。測量結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的采用同樣結(jié)構(gòu)燃燒器,通過其他光譜技術(shù)獲得的測量結(jié)果進(jìn)行了橫向?qū)Ρ取Ｔ贠H基濃度較高的火焰鋒面區(qū)域測溫結(jié)果吻合度較高,驗(yàn)證了該技術(shù)測量結(jié)果的可信度。由于其測量對(duì)象與雙線OH-PLIF測溫的一致性,該技術(shù)未來可作為局部溫度測量方法,進(jìn)一步應(yīng)用于對(duì)雙線PLIF等二維火焰溫度空間分布測量結(jié)果的標(biāo)定當(dāng)中。 【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)光電子技術(shù)研究所;哈爾濱工業(yè)大學(xué)可調(diào)諧激光技術(shù)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;哈爾濱工業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程及工程熱物理博士后流動(dòng)站;
【關(guān)鍵詞】： 吸收光譜 燃燒診斷 溫度 紫外激光
【基金】：國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)(2012YQ040164) 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61275127,91441130)資助
【分類號(hào)】：O657.3
【正文快照】： 引言火焰溫度在燃燒過程中起著至關(guān)重要的作用,在各種實(shí)際燃燒系統(tǒng)中火焰溫度直接決定著燃燒器的性能指標(biāo),如推力、功率、燃料利用率等[1-2]。因此準(zhǔn)確的溫度測量無論對(duì)于驗(yàn)證基礎(chǔ)研究理論還是優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)際燃燒裝置均具有非常重要的意義。傳統(tǒng)的火焰溫度測量以熱電偶測溫最為

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