平面激光诱导荧光

摘要： 针对柴油替代燃料TRF20(80%正庚烷+20%甲苯体积比混合物),分别掺混甲/乙/丁醇燃料,在燃烧器上建立部分预混层流火焰.采用平面激光诱导荧光和双色激光诱导炽光对火焰中生成的碳烟前驱物多环芳烃以及碳烟进行光学诊断研究,得到了多环芳烃的荧光强度、分布以及碳烟的体积分数、粒径,分析了稀释甲苯对多环芳烃生成影响以及醇类结构对碳烟生成的影响.结果表明:柴油替代燃料TRF20中分别掺混甲/乙/丁醇后,从混合燃料的成分角度讲,甲苯含量的稀释是碳烟前驱物多环芳烃以及碳烟降低的最主要原因,从掺混的三种醇类分子结构的角度讲,柴油替代燃料TRF20中掺混正丁醇减少碳烟前驱物多环芳烃和碳烟体积分数的效果最佳.掺混丁醇后碳烟粒径最小,其次是掺混乙醇,掺混甲醇的粒径最大且只是略低于TRF20燃料.

摘要： 利用平面激光诱导荧光(PLIF)测试技术与高频压力脉动传感器相结合,采用相同步PLIF测试方法,实现了热声耦合振荡燃烧条件下不同相位的压力和火焰结构同步测量,获取了燃气轮机干式低排放中心分级燃烧器的燃烧火焰与压力的振荡特性.试验结果表明,随着当量比的增大,压力脉动的幅值从0.0007MPa上升到0.0037MPa,但当量比大于0.65后,振幅不再随当量比的增加而增加.相同步PLIF结果显示,在压力峰值时,OH基分布集中在燃烧室中轴线,火焰向中心收缩;而压力谷值时,OH基分布集中在燃烧室壁面,火焰向壁面扩张.最后,利用压力脉动和相同步OH-PLIF数据,给出了燃烧器中心分级火焰的瑞利因子分布,发现热声振荡的主要产生位置为燃烧室的中心区和壁面区.

摘要： cqvip:中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所在国内首次搭建了基于标模发动机的10 kHz高频OH-PLIF试验系统,并于2021年5月在高超声速冲压发动机技术重点实验室的脉冲燃烧风洞上开展了超燃冲压发动机燃烧室测量试验研究。

摘要： 利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术和酚酞显色反应,对不同Reynolds数(20＜Re＜420)下T型反应器内的复杂流动结构及界面反应进行了可视化研究.随着入口Re的增加,反应器内依次出现分离流、稳态吞噬流、非稳态吞噬流及非稳态对称流等流动模式.重点考察了不同流动模式下T型反应器内的界面反应特征,结合流动模式对混合效果、产物浓度分布及时间演化进行了分析,揭示了反应器内复杂流场对混合及界面反应的影响机理.结果表明,吞噬流三维旋涡结构使流体相互卷吸缠绕,通过折叠拉伸形成层状的流体界面,极大增加了反应物的界面接触面积,混合及反应程度显著提升,产物浓度较高且分布均匀.

摘要： 平面激光诱导荧光(PLIF)技术能够高时空分辨成像火焰结构并用于研究超声速燃烧机理.利用O H-PLIF与CH-PLIF技术研究了超声速燃烧的火焰结构.其中,利用OH-PLIF技术对燃烧室中3个展向截面与2个流向截面的凹腔稳定火焰反应区结构进行成像,利用CH-PLIF技术观测凹腔火焰放热区结构.实验结果表明:全局当量比较低时燃烧主要发生在凹腔中,OH沿中轴线对称分布;高当量比时火焰位置更高,OH主要沿燃烧室两侧壁面分布;CH所存在的超声速燃烧放热区呈现高度褶皱和破碎结构,放热区分布在比反应区更窄的区域.

摘要： 为了研究顶吹浸没搅拌中的液相混合过程,采用平面激光诱导荧光技术对顶吹浸没搅拌中的液相混合过程进行无干扰、可视化测量.利用平面混合均匀度U(t)和混合时间t95分析不同条件下的液相混合效果.研究结果表明:在不同条件下,液相的混合过程具有较大差异性,提高空气流量和增加喷枪浸没深度均可有效减小液相的混合时间;当喷枪浸没深度较小时,反应器中液相的局部混合情况具有较大差异性,液相底部的混合时间大于液相上层的混合时间,提高空气流量和增加喷枪浸没深度可减小液相的局部混合差异性;当喷枪浸没深度较小时,荧光剂在液相底部注射会显著增加混合时间,增加喷枪浸没深度可使底部注射的混合时间与顶部注射的混合时间趋于一致,而底部注射时局部混合时间变化趋势与顶部注射时的变化趋势一致.

摘要： 近年来随着光电技术应用需求的增长,诸如平面激光诱导荧光技术、激光探测和激光加工等越来越多的领域展现出对高重频大能量的脉冲激光的需求.然而受激光器平均功率的限制,传统的连续脉冲模式的脉冲激光器难以实现高重频和大能量的兼顾输出.文中研究了一种LD泵浦Nd∶YAG1.06 μm脉冲串激光器及其放大系统.采用长脉冲泵浦、腔内调制和MOPA放大技术,实现了一段时间内激光器的高重频和大能量的兼顾输出.在调Q重频分别为10、50、100 kHz时,脉冲串能量分别达到170.4、211.8、220.3mJ,每串内分别包含2个、12个、25个脉冲,单脉冲能量分别为85.2、17.7、8.8mJ.

摘要： 为了定量分析湍流中浓度、温度等标量的输运过程,需要同时获取流场空间内速度和标量的脉动值,以确定湍流扩散特征量.详细介绍了同步应用粒子图像测速与平面激光诱导荧光技术开展测量和数据处理的方法,并应用该方法获取了槽道内两种流体的湍流扩散通量等特征量.研究结果表明,该方法可有效地应用于湍流扩散研究领域.

摘要： 在柴油机喷油特性中,喷雾浓度场特性表征了燃烧室内空气和燃料混合程度,是决定燃烧质量的一个重要因素,而燃烧质量的好坏决定了柴油机的动力性、经济性和排放性,因此对喷雾特性的研究具有十分重要的意义.本文采用PLIF(平面激光诱导荧光)技术研究了喷油压力、背景压力对柴油喷雾浓度场特性的影响.研究结果表明,随着喷油压力由60MPa上升至120MPa,最大当量比为由7下降至5.5;随着背景压力由1MPa增加到3MPa,对应的最大当量比由7下降到3左右.证明增大喷油压力和背景压力均对喷雾雾化有促进作用.

摘要： 介绍了平面激光诱导荧光(PLIF)技术的原理及其装置。利用PLIF技术测量了预混火焰、旋流扩散火焰和钝体射流火焰三种火焰的OH浓度场.瞬态的OH-PLIF图像揭示了高度湍流特性的火焰前锋皱折、反应区和回流区等形式的火焰结构。还利用PLIF对DBD等离子放电过程中产生的痕量组分NO进行了探测以及对等离子体诱导出的流动进行了直观显示.初步的测量结果表明,PLIF技术是湍流火焰结构研究、痕量组分检测的强有力工具.

摘要： 通过分析平面激光诱导荧光(PLIF)图像,可获得火焰中的火焰面密度(Σ)等参数.但目前少有工作将基于不同组分测量的Σ进行比较,本研究用PLIF同时测量甲烷/空气预混湍流火焰的OH和CH2O分布,通过分析OH-PLIF和CH2O-PLIF图像计算Σ,并比较不同火焰条件下基于两组分计算的Σ的差别.结果表明,在y/d较小的火焰区域基于两组分测量得到的Σ值基本一致;随着燃烧器出口速度增加或当量比接近1时,在更小的y/d(y是测量高度,d是出口直径)下基于两组分测量得到的Σ值基本吻合.

摘要： 为了研究掺氢对天然气预混湍流火焰与流场的耦合作用,利用平面激光诱导荧光(OH-PLIF)探测了CH4/H2/air预混湍流火焰前锋面结构.采用不同孔径和开孔比的湍流发生板产生不同的湍流流场并定量测量了湍流流场的特征尺度,计算了实验条件下的层流火焰特征参数,分析了掺氢比和湍流强度、湍流尺度对CH4/H2/air混合气预混湍流火焰中流场与火焰相互作用的影响.结果表明,湍流燃烧速度随湍流强度的增加而明显增大,掺氢可以增大湍流燃烧速度.火焰面密度呈对称分布并且约在=0.5处达到最大值,掺氢引起火焰面密度增大.平均火焰体积随湍流强度增加明显增加,掺氢对火焰体积影响不明显.火焰高度随掺氢比的增加而略有降低,随湍流强度增大而增加.

摘要： 平面激光诱导荧光(PLIF)用于测量流体流动过程的浓度场.流体的浓度和温度及示踪物质的浓度都会对结果产生影响.本论文探究这些因素对PLIF结果精度的影响.本实验通过改变流体粘性,改变流体温度,改变罗丹明B的浓度来研究其对荧光强度的影响.这些实验的目的是能将PLIF方法用于粘性流体的混合研究.

摘要： 本文利用Hencken型的平面燃烧器,以激光诱导白炽光(LII)和平面激光诱导荧光(PLIF)系统对燃煤碳烟的生成进行在线测量。对直径4-12mm的煤柱颗粒燃烧的OH和碳烟颗粒进行PLIF和LII的实验结果表明,燃煤形成碳烟和挥发份火焰几乎同时出现和消失,煤柱产生碳烟的持续时间约和煤柱颗粒的粒径的1.8次方成正比。燃煤产生的碳烟主要是在挥发份火焰的内部产生的,这种相对位置和气体扩散火焰产生碳烟的结构是类似的。

摘要： 本文研究了煤油在冷态高速气流特别是超声速气流中的扩散、混合现象.在完成静止煤油/空气混合物荧光原理性后,以下吹式超声速风洞为基础,利用高压氮气驱动煤油喷射,针对不同来流和煤油喷射总压,结合阴影和平面激光诱导荧光技术(PLIF),得到了流场纹影和煤油荧光光强分布图像.在超声速气流中,射流外缘和气流的速度差大,因此,射流柱周围雾化区尺寸较小,对应的荧光光强也较弱.射流柱中心区光强较大,表明中心附近的煤油没有充分扩散.射流柱表面存在非定常表面波,射流柱截面为不规则形状.基于煤油荧光光强和液滴群、蒸汽浓度的对应关系,结果表明:射流与来流的动压比对射流扩散范围和穿透深度以及射流柱的破碎和雾化过程有重要影响.

摘要： 为了获得超声速流场中凹腔火焰稳定器附近的火焰结构,应用平面激光诱导荧光(PLIF)技术拍摄了凹腔附近的氢氧基(OH)的PLIF图像,通过沿流向和横向的OH-PLIF图像可获得三维火焰结构.同时为研究流场中燃料的分布情况,以丙酮蒸气为示踪剂,应用PLIF技术拍摄了不燃烧情况下的丙酮PLIF图像.由PLIF图像发现,火焰在凹腔前部就开始往外传播,凹腔附近的燃烧主要分为凹腔内部较为稳定的燃烧和凹腔外部强烈的湍流燃烧,并观察到了喷流的反向漩涡对燃烧时的火焰结构.

摘要： 火焰结构可以给出局部的化学反应信息和局部熄火信息,同时也给出了火焰宏观信息,比如火焰长度、火焰与锅底接触后的相互作用,以及火焰在锅底的分布,这些信息直接决定了灶具的效率和烟气生成.直接照相、纹影技术、化学发光技术都只能获得火焰投影信息,不能精确反映反应区信息,PLIF可以获得一个截面的信息.利用OH表征反应区,OH-PLIF可以获得反应区的结构信息,从而表征流场组织对燃烧反应区的影响.

摘要： 火焰结构可以给出局部的化学反应信息和局部熄火信息,同时也给出了火焰宏观信息,比如火焰长度、火焰与锅底接触后的相互作用,以及火焰在锅底的分布,这些信息直接决定了灶具的效率和烟气生成.直接照相、纹影技术、化学发光技术都只能获得火焰投影信息,不能精确反映反应区信息,PLIF可以获得一个截面的信息.利用OH表征反应区,OH-PLIF可以获得反应区的结构信息,从而表征流场组织对燃烧反应区的影响.

摘要： 本实用新型提供一种能够适用于微流控芯片的激光诱导荧光检测装置和激光诱导荧光检测系统。该激光诱导荧光检测装置包括：激光发射单元，用于产生激光；光学调节组件，设置在激光的光路上，用于调节光路；三轴移动平台，用于安装生物芯片；光电检测单元，用于检测生物芯片在激光的激发下产生的荧光；其中，光学调节组件包括依次设置的：第一滤光片，用于衰减激光；平面凸透镜，用于对衰减后的激光散焦以形成光束；离轴抛物镜，用于收集生物芯片在激光的激发下产生的荧光；第二滤光片，用于过滤散射光。采用本实用新型提供的激光诱导荧光检测系统能够快速、简便地对微流控芯片中的反应体系进行检测。

摘要： 本申请公开了一种基于平面激光诱导荧光技术的平面测温方法，属于温度测量技术领域，包括：步骤一、将平面划分为若干子单元；步骤二、向平面发射双波长的荧光；步骤三、多个方向上分别采集第一荧光信号及第二荧光信号；步骤四、计算平面各子单元的两个波长各自对应的荧光光子数；以及步骤五、计算各子单元的温度。通过该方法，能够实现垂直气流方向的平面温度场测量，能够得到平面某个区域内的温度平均值，并且可采用较小尺寸的光学材料以提升耐压强度。

摘要： 本发明公开了一种平面激光诱导荧光方法流场测速标定系统，属于测速标定技术领域，能够解决现有流场测量系统中流场测速精度无法标定的问题。所述系统包括：第一激光器以及依次设置在第一激光器出射光路上的光学整形组件、反射件和透光屏；第一激光器用于输出激光束；光学整形组件用于将激光束整形成线状光束；反射件用于将线状光束反射至透光屏上；系统还包括图像采集装置、触发装置、转动装置和处理装置；反射件设置在转动装置上，转动装置用于带动反射件转动；触发装置用于触发图像采集装置，以使图像采集装置连续采集两张透光屏上的线性光束图像；处理装置用于根据两张线性光束图像，获得流场测量速度。本发明用于超高速流场测速精度的标定。

摘要： 本发明属于荧光成像探测技术领域，具体涉及一种无扫描三维平面激光诱导荧光成像探测方法及系统。本方法将激光通过分光发射系统将单个片光脉冲在时间‑空间上展开后，通过激光整形系统整形为片状光束，在样品池不同截面上顺序激发出平面荧光图像，平面荧光图像由光学系统摄取后，通过分光接收系统由多个图像增强型相机记录，各相机由同步信号系统控制，各相机曝光延迟与分光发射系统的时间延迟一致，进而实现不同截面的平面荧光图像的同步记录，最终形成瞬态的三维激光诱导荧光分布，本发明解决了普通3D‑PLIF成像系统中单次扫描及记录时间慢的问题，极大提升了摄取的不同截面平面荧光图像的关联性。

摘要： 本申请公开了一种基于平面激光诱导荧光技术的平面测温方法，属于温度测量技术领域，包括：步骤一、将平面划分为若干子单元；步骤二、向平面发射双波长的荧光；步骤三、多个方向上分别采集第一荧光信号及第二荧光信号；步骤四、计算平面各子单元的两个波长各自对应的荧光光子数；以及步骤五、计算各子单元的温度。通过该方法，能够实现垂直气流方向的平面温度场测量，能够得到平面某个区域内的温度平均值，并且可采用较小尺寸的光学材料以提升耐压强度。

摘要： 本发明涉及了一种基于平面激光诱导荧光测量装置的测温方法及系统，所述测温方法包括如下步骤：基于平面激光诱导荧光测量装置，获取关于燃烧场的荧光光场比值图像；将荧光光场比值图像划分成多个区域，并在每个区域内选取多个标定位置；获取每个标定位置在燃烧场中对应的实际温度；根据每个标定位置在燃烧场中对应的实际温度，确定每个区域的标定温度；利用每个区域的标定温度，分别计算每个区域中每个像素点的荧光光场比值所对应的温度值。本发明通过将荧光光场比值图像划分成多个区域，并在多个区域采用多点测量的方式，确定每个区域的标定温度，基于此确定像素点的荧光光场比值所对应的温度值，实现了燃烧场的各个位置的温度的全面准确的测量。

摘要： 本发明公开了一种平面激光诱导荧光方法流场测速标定系统，属于测速标定技术领域，能够解决现有流场测量系统中流场测速精度无法标定的问题。所述系统包括：第一激光器以及依次设置在第一激光器出射光路上的光学整形组件、反射件和透光屏；第一激光器用于输出激光束；光学整形组件用于将激光束整形成线状光束；反射件用于将线状光束反射至透光屏上；系统还包括图像采集装置、触发装置、转动装置和处理装置；反射件设置在转动装置上，转动装置用于带动反射件转动；触发装置用于触发图像采集装置，以使图像采集装置连续采集两张透光屏上的线性光束图像；处理装置用于根据两张线性光束图像，获得流场测量速度。本发明用于超高速流场测速精度的标定。

摘要： 本发明属于荧光成像探测技术领域，具体涉及一种无扫描三维平面激光诱导荧光成像探测方法及系统。本方法将激光通过分光发射系统将单个片光脉冲在时间‑空间上展开后，通过激光整形系统整形为片状光束，在样品池不同截面上顺序激发出平面荧光图像，平面荧光图像由光学系统摄取后，通过分光接收系统由多个图像增强型相机记录，各相机由同步信号系统控制，各相机曝光延迟与分光发射系统的时间延迟一致，进而实现不同截面的平面荧光图像的同步记录，最终形成瞬态的三维激光诱导荧光分布，本发明解决了普通3D‑PLIF成像系统中单次扫描及记录时间慢的问题，极大提升了摄取的不同截面平面荧光图像的关联性。

摘要： 本发明的目的在于提供一种基于平面激光诱导荧光技术的液体/气体标定装置，包括标定装置主体，标定装置主体的一个侧面上安装入射视窗，其对侧上安装出射视窗，在入射视窗和出射视窗之间的侧面上安装观察视窗，标定装置主体的上端面上分别安装气体或液体进口和气体或液体出口，气体或液体进口和气体或液体出口之间设置安装测压元件的螺纹孔，标定装置主体的下端面上设置两个用以安装位置调整装置的螺纹孔，两个螺纹孔之间设置安装测压元件的螺纹孔，标定装置主体的外表面贴有可控加热片。本发明体积小、加工方便、位置可以灵活精确调整。

摘要： 本发明公开了一种基于扫描式平面激光诱导荧光成像系统测量瞬态燃烧场OH基浓度三维空间分布的方法，利用PLIF成像系统和瞬态燃烧场的OH基PLIF二维浓度测量技术，将得到的二维荧光图像进行软件上以及数学上的处理，即可得到燃烧场中二维PLIF图像中的OH基的浓度分布信息，再通过伺服扫描控制系统控制可转动的反射镜转动，对火焰所有剖面进行OH基浓度测量，进而确定整个湍流火焰组织中OH基浓度的瞬态三维空间分布，这就有效地解决了普通PLIF成像技术无法对瞬态火焰定量化和无法对整个火焰空间结构进行三维成像的问题。本发明可广泛应用于各种流场和燃烧过程中各种组分的诊断，为燃烧学、计算流体动力学以及燃烧诊断技术的研究提供基础实验数据。