李麦亮[1]2004年在《激光光谱诊断技术及其在发动机燃烧研究中的应用》文中进行了进一步梳理本文针对发动机燃烧机理研究的需要,以燃烧流场的温度和组分浓度测量为主要目标,系统地研究了相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS:Coherent Anti-Stokes Raman spectroscopy)技术,激光诱导荧光光谱(LIFS:Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy)技术和平面激光诱导荧光(PLIF:Planar Laser-Induced Fluorescence)技术,尤其对于CARS的单脉冲测量、CARS测温的准确性以及LIFS测量转动温度等进行了重点研究。在此基础上,将激光光谱诊断技术应用于超燃机理研究和火箭发动机燃烧过程研究,对超燃火焰结构的形成机理、凹腔的作用机理等进行了深入探讨。 在阐述了CARS的理论要点之后,对CARS光谱的理论仿真方法和实验测量方法进行了研究。通过对激光能量分配、激光模式控制、空间滤波和相位匹配等进行分析,提出了对这些实验设置进行优化的方法,实现了CARS的单脉冲(高时间分辨)测量。通过与热电偶的比较,研究了CARS测温的准确性。对CARS和热电偶在平面火焰中测温结果存在偏差的原因进行了深入分析,提出了层流预混火焰中可能存在的热力学非平衡会对氮气Q支CARS测温准确性产生影响的假设。 研究了基于双线扫描激发、谱积分求取宽带荧光强度的LIFS测温方法。从基本的激光诱导荧光理论出发,推导了该方法的测量原理。通过激发氢氧基A~2∑←X~2Π(1,0)跃迁的Q_1(8)和Q_1(5)线,得到了LIFS测量的平面火焰氢氧基转动温度。测量结果支持关于所研究的平面火焰中存在热力学非平衡的假设。 研究了利用单线激发PLIF技术测量氢氧基组分分布的方法,通过激发对温度变化不敏感的氢氧基A~2Σ←X~2Π(1,0)跃迁的Q_1(8)线得到了火焰的氢氧基分布图像。将氢氧基分布的PLIF图像与自发发射图像对比,分析了几种典型火焰的特点。 使用氢氧基PLIF技术研究了氢气/空气超燃火焰的结构,分析了可能影响燃烧性能的主要因素,特别指出湍流扩散是该超声速火焰的主要控制过程。对PLIF测量结果与数值仿真结果进行了对比,发现使用氢氧八方程化学反应模型和标准双方程k-ε湍流模型的数值仿真可以模拟超燃火焰的主要结构特征,但难以模拟湍流火焰的细节。 利用氢氧基PLIF技术,研究了氢气横喷的超燃流场中凹腔促进点火和稳定火焰的机理,发现凹腔的安装位置与燃料喷注位置的关系对发挥其促进点火的功能有影响,并且凹腔是通过持续“点燃”主流发挥其稳定火焰的作用的。研究了凹腔长深比、后缘倾角对超声速燃烧火焰结构的影响,发现火焰结构对于后缘倾角较为敏感。分析了燃料喷注方式,流动干扰对超声速燃烧过程的影响,结果显示对凹腔附近的剪切层施加干扰可有效改变燃料的混合扩散,进而改善燃烧效果。研究了氢气引燃的酒精超声速燃烧火焰,分析了酒精
阚瑞峰, 夏晖晖, 许振宇, 姚路, 阮俊[2]2018年在《激光吸收光谱流场诊断技术应用研究与进展》文中研究说明可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术作为一种先进的光谱检测手段已经被广泛应用于燃烧流场和风洞环境的过程诊断中,它可以实现流场温度、组分浓度、气流速度等多参数的在线精确测量。介绍了TDLAS技术的基本原理及其在流场参数测量领域的发展历程,总结了近几年来在超燃冲压发动机、航空涡轮发动机以及超声速风洞等流场参数测量方面所开展的TDLAS应用实例,着重介绍了在实验室和外场环境中就流速的高精度测量、燃烧场温度和组分的连续监测、场分布的准确反演所做的研究工作。同时概述了激光吸收光谱流场诊断技术的发展水平、目前已经取得的最新研究进展以及还存在的相关问题,最后展望了TDLAS技术在流场诊断领域的应用前景和未来的发展趋势。
王维波[3]2009年在《共振简并四波混频技术及其在气相介质光谱中应用研究》文中研究表明简并四波混频(DFWM)已发展成为一种新的可用于原子、分子和自由基光谱研究及痕迹量检测的光谱技术。与其它光谱技术相比,DFWM光谱技术具有以下特点:(1) DFWM光谱技术具有亚多普勒的光谱分辨、良好的时间和空间分辨等特点,可用于远距离探测,且无本底噪声,探测灵敏度高;(2) DFWM采用的是直接检测吸收,特别适合于荧光微弱或荧光辐射寿命很短的体系,尤其在压强较高时,碰撞淬灭会大大降低激光感生荧光(LIF)的检测灵敏度,而DFWM技术则不受影响,外加缓冲气体甚至会大大增强DFMW的信号强度;(3)除了传统的单光子共振DFWM,利用双光子共振DFWM还可以研究那些相对于基态为禁戒跃迁的分子激发态能级。因此DFWM光谱技术可以应用在大气测污、燃烧诊断及毒品检测等领域。由于四波混频的信号强度与介质的叁阶非线性极化率χ(3)有关,对于气相非线性介质来说,χ(3)一般都很小,气相介质的DFWM信号强度较弱,任何光学面的极微弱散射都会淹没DFWM信号。因此气相介质的DFWM的工作条件极为苛刻,使得DFWM技术在气相介质光谱方面的应用研究一直没有突破性进展,究其原因有叁:1)激光束漂移致使DFWM实验极其困难;2)没有同时获得多组分、高分辨率DFWM信号的激光光源;3)有机分子的DFWM光谱未取得进展。为解决上述问题,本文设计了具有自稳功能的新型分光系统和像点对光法,成功地解决了由激光束漂移和环境影响导致的DFWM实验光路调整困难及不稳定性等问题。并在实验上确定了能够获得多组分、高分辨率共振DFWM信号的紫外激光调谐波段,开展了用于气相分子(碘、萘)和燃烧火焰中OH自由基的DFWM光谱实验。由于采用了共振DFWM技术,大大增强了叁阶非线性极化率系数χ(3),使得气相介质DFWM信号在共振条件下很容易观察。在常温大气压条件下测得气相有机分子萘的DFWM光谱,并确定萘的含量为1ppm,这时目前有文献报导的最好结果。本论文首先系统综述了DFWM光谱技术在痕迹量检测和激光燃烧诊断等方面的最新研究进展。然后对DFWM光谱技术的基本理论,DFWM光谱测量过程中抑制激光飘移和宽带可调谐染料光源及其稳定性方面进行了分析和讨论。在此基础上,对碘蒸汽和多环芳香烃有机物萘进行了测量。最后利用DFWM光谱技术测量了甲烷-氧气-氮气的燃烧火焰中OH自由基的光谱信号和它在火焰不同位置的相对浓度分布。具有自稳功能的新型分光系统和像点对光法的研究。实验中任何激光光源微小漂移和微弱的杂散光都会直接影响到DFWM信号的探测,甚至检测不到信号。为解决DFWM技术对各种实验条件要求高的问题,本文采用了自稳分光系统和像点对光法两种技术,通过测量气相介质在可见光和紫外光等波段的DFWM光谱,分别验证了该实验装置的有效性。具有自稳功能的分光系统和像点对光的DFWM技术的研究,至今未见报道。宽带连续可调谐的激光光源的研究。采用PM580&DCM、PM597&DCM分别共溶于酒精溶液的方法,获得了多组分、高分辨率共振DFWM信号的紫外激光调谐波段宽带连续可调谐激光光源。通过测量激光染料LDS698,Rh610和萘等有机大分子的DFWM光谱验证了它的稳定性和有效性。使用宽带连续可调谐、同时多组分测量激光光源还未见报道。气相碘和萘的DFWM光谱的研究。实验研究了常温下I_2的DFWM信号饱和强度和光谱线形随外加气体压强变化的情况。其次,本实验系统地研究了饱和条件下染料激光器的光稳定性对DFWM信号和背景噪声的问题。最后,以多环芳香烃有机分子萘为例,首次在常温常压环境条件下,获得不同波长和不同光强时萘分子的DFWM光谱,此实验方法和结果至今未见报道。利用具有自稳分光特性的前向DFWM实验装置,获得了甲烷-氧气-氮气的燃烧火焰中OH分子的DFWM光谱信号。使用OH的强吸收线309.760nm检测不同比例CH_4/O_2/N_2混合气体燃烧过程中火焰不同位置的自由基OH根的DFWM光谱,确定火焰不同位置自由基OH的相对浓度分布。
李秀丽[4]2008年在《基于燃烧和爆炸效应的温压药剂相关技术研究》文中进行了进一步梳理本文从理论和实验两方面研究了温压药剂的作用原理、设计方法、爆炸场性能及其在野外和有限空间内的毁伤效应。在现有文献资料和研究成果的基础上,提出了温压药剂的配方设计原则、性能参数预报方法和固体化技术。研制的固体温压药剂以高能炸药、金属粉和固体活化剂为主体组成,综合性能良好。对瞬态高温测试方法进行分析和比较,结合温压药剂特点,提出原子发射光谱双谱线法和红外热成像仪两种方法进行温压药剂温度场的研究,并根据实验结果对药剂的反应过程进行分析。结果表明:温压药剂在爆炸后1ms内出现2个温度峰值(2300K和2050K),分别对应其爆炸反应的第一、第二阶段;第叁阶段为药剂的后续燃烧反应,具有较高的爆炸火球温度,不同高温段持续时间是TNT的2～5倍,高温云团体积可达TNT的2～10倍。由于后续燃烧对冲击波的增强作用,使药剂具有较高的爆炸威力。能量分析表明:参试药剂的能量利用率约为42%,具备进一步提高的潜力。对含化学活性材料温压药剂M-TBE的实验表明:其冲击波曲线有两个规律的正压作用区;二次冲击波在火球区外形成,火球区内是后续燃烧反应对爆炸波增强而引起的压缩波积累压力平台;二次冲击波峰值压力不小于第一个冲击波的40%,二次冲量占总冲量的12.5%～43.7%,其对爆炸/冲击波威力的贡献不可忽略;化学活性材料对温压药剂的后续燃烧反应有增强作用,有利于二次冲击波的形成和传播。由空旷静爆实验得到温压药剂爆炸冲击波超压、正压作用时间和冲量的特征方程,分析认为:超压—冲量准则(ΔP-I准则)和失去战斗力比率伤亡准则(CI准则)是两种适于温压药剂冲击波毁伤评判的准则,根据实验结果得到30kg温压装药造成人员50%伤亡的毁伤半径约为6.38m。以火球热辐射动态模型为基础,根据红外热成像测试数据,建立了具有时间属性的温压药剂热辐射效应动态计算方法,计算得到30kg温压装药的热辐射效应,其辐射热剂量可达TNT的3.6～5.2倍。有限空间内的爆炸效应实验结果表明:爆炸反应的完全和约束效应使得温压药剂在室内的毁伤作用明显增强,室内总正冲量可达室外的5～10倍;墙面测点由于冲击波的正规反射而使压力和冲量大幅增加,反射波超压是入射波的3.5倍,反射波冲量是入射波的1.9倍;在具有泄压作用的半密闭空间内,室内负压的毁伤作用不可忽略。
黄强[5]2012年在《高压补燃液氧煤油发动机故障检测与诊断技术研究》文中提出论文以我国高压补燃液氧煤油发动机为研究对象，针对其健康监控所涉及的故障仿真、传感器配置优化、传感器故障检测与数据恢复、实时故障检测与诊断、系统集成设计与实现验证，以及发动机飞行前、飞行中和飞行后健康监测等关键技术开展了全面深入的分析、设计、实现等研究工作。研究结果不仅为研制工程实用的一次性使用发动机健康监控系统奠定了坚实的理论和技术应用基础，而且对提高我国未来可重复使用液体火箭发动机的可靠性、安全性具有重要的参考价值。针对发动机工作条件的极致性、故障发生发展的快速性、影响后果的严重性、故障模式的可复制性差，从而导致发动机故障模式特征、诊断知识和样本数据难以获取等问题，基于结构层次化分解的思想，建立了模块化的发动机故障仿真模型，开发实现了发动机可视化故障仿真软件系统，对发动机氧化剂泵汽蚀、燃烧室喉部烧蚀等主要故障进行了故障仿真及效应分析。仿真计算结果与发动机实际试车数据吻合较好，可以为故障检测与诊断方法提供重要的发动机故障样本数据。针对液体火箭发动机故障检测与诊断在缺乏先验知识、缺少充分样本数据条件下的不确定性信息决策问题，基于有机结合随机性和模糊性的云理论，深入开展了检测参数选择与传感器优化配置、传感器故障检测和数据恢复、发动机工作过程实时故障检测、故障诊断的不确定性推理方法研究。在保证对发动机故障模式分类能力不变的情况下，研究发展了发动机故障检测参数选取方法，同时将故障检测与诊断性能指标作为约束条件，建立了发动机基于云理论的传感器配置优化数学模型，并结合粒子群算法研究了发动机传感器配置优化问题。发展了基于云－神经网络的发动机传感器故障检测与数据恢复方法，结合某型液氧煤油发动机试车数据进行了实例分析与验证。结果表明，该方法可行有效，可以为发动机的故障检测与诊断提高可靠的信号数据源。针对液体火箭发动机实时故障检测在准确性、及时性和实时性的要求，并结合云理论和神经网络强大的数据处理能力，提出了液体火箭发动机故障检测的一种云－神经网络原理结构，发展了云－神经网络的前向传播计算和反向传播学习算法，实现了液体火箭发动机工作全过程基于云－神经网络的实时故障检测方法。针对某型液氧煤油发动机起动过程、额定工况到高工况过程、高工况到高工况高混合比过程、高工况高混合比到高工况过程等瞬变过程，以及额定工况、高工况和高工况高混合比等稳态过程的实际试车数据，对该方法进行了验证。验证结果表明，该方法可以对发动机工作状况进行及时的判断，没有误报警和漏报警，且相比RS、IATA、ACA、RBF等故障检测算法能更早地检测出故障。综合云理论和Petri网在描述分析发动机动态行为与状态变迁过程方面的能力和特点，建立了液体火箭发动机故障诊断的云－Petri网模型，发展了基于规则的云－Petri网建模方法，实现了液体火箭发动机基于云－Petri网的故障诊断方法，并利用某型液氧煤油发动机试车数据对诊断方法进行了实例分析和验证。结果表明，该方法可以对发动机氧涡轮泵前管路堵塞、氧涡轮泵汽蚀等典型故障进行隔离与诊断。针对当前液体火箭发动机健康监控系统设计开发过程中普遍存在的系统结构和功能模块紧耦合、重用性和互操作性差、难于快速响应系统后期的需求变化和维护等诸多缺陷，在深入分析液体火箭发动机健康监控系统功能与需求的基础上，将发动机健康监控所面临的共性问题进行提炼、抽象，分析设计了基于数据-模型-控制-视图的分层、开放和可复用的发动机健康监控系统框架。同时，针对我国某型液氧煤油火箭发动机，结合相关研究成果，设计实现了其工作过程的实时故障检测系统，并开展了该系统基于发动机试车数据和地面功能试车的考核与验证。结果表明，所设计的系统完全满足工程实用的需要，具备实时在线运行能力，不仅能实现参数的准确采集，而且算法没有出现误报警和漏报警。针对发动机重复使用过程中对健康监控技术提出的更高要求，开展了发动机飞行前综合性能测试、飞行过程实时状态记录和飞行后结构检测等健康监测技术的原理性分析与初步概要设计。分析设计了发动机飞行前地面综合性能自动测试系统和发动机智能机内测试系统原理结构；结合光纤光栅等先进测量传感技术，分析设计了由辅助功能、系统控制、数据采集与存储、回收分析等功能模块组成的发动机飞行参数记录仪原理结构；分析设计了发动机飞行后关键构件基于内窥图像获取和结构损伤检测与识别的内窥检测系统原理结构。结果对研制和开发我国未来可重复使用液体火箭发动机飞行前、飞行中和飞行后等阶段的健康监测技术与工程实用系统，具有重要的参考价值。
孙俊[6]2018年在《基于光场成像的火焰叁维温度场测量方法研究》文中研究表明燃烧广泛存在于日常生活和钢铁、冶金、电站、航空航天等工业生产过程。燃烧火焰叁维温度场的重建研究,为探究燃烧化学的本质、调整燃烧方式、优化燃烧过程以及控制燃烧污染物生成等提供重要数据支撑,具有重要的科学意义和应用价值。针对现有火焰温度测量系统复杂、调试繁琐等问题以及相应测量装置在辐射信息采样与重建方面的不足,本文提出了基于光场成像技术的火焰叁维温度场测量方法,开展了系统的理论与实验研究。提出了火焰辐射光场成像光线追迹方法,介绍了火焰内部辐射传输过程及光线辐射强度的计算方法,耦合光场成像与火焰辐射传输模型,建立了火焰辐射光场成像数学模型。计算了不同类型光场相机和不同火焰物性参数下的火焰辐射光场图像,提出了火焰辐射光场图像有效像素和像素利用率的概念,以衡量图像探测器采集火焰辐射信息的能力,计算分析了火焰不同深度处的重聚焦图像。结果表明,光场成像系统能够采集火焰不同方向、不同位置的叁维辐射信息。在火焰有限的体积范围内,火焰内部不同深度处的重聚焦图像之间差异较小。提出了基于光场成像的火焰叁维温度场重建策略与方法。介绍了线性优化算法LSQR(Least Squares via QR factorization,最小二乘 QR 分解)和 NNLS(非负最小二乘,Non-negative Least Squares)以及非线性优化算法Levenberg-Marquardt的基本原理与算法,求解了光场成像火焰叁维温度场重建中的辐射传输方程。在此基础上,针对辐射传输方程中吸收系数未知的问题,提出了 NNLS(Non-Negative Least Squares)-LMBC(Levenberg-Marquardt with Boundary Constraint)混.合算法,同时重构火焰的温度及吸收系数。设置了四种不同温度和吸收系数分布的火焰,计算了不同条件下的火焰光场图像,进行了光场成像火焰叁维温度场重建数值模拟。结果表明:四种情况下,LMBC-NNLS混合算法可实现火焰温度及吸收系数同时重构,重建结果的相对误差小于0.1,表明LMBC-NNLS混合算法具有较高的可靠性和精度。以单个像素为采样单元,提出了采样域(SR,SamplingRegion)、单位采样角(SAPU,Sampling Angle Per Unit)和采样角(SA,SamplingAngle)的概念,以衡量单个像素火焰辐射光场采样的单方向性。定义了采样光线的概念,比较了不同微透镜与探测面距离及不同类型的微透镜阵列(单焦距微透镜阵列和多焦距微透镜阵列)的采样光线在火焰内部的空间分布,分析了不同参数下火焰光场图像及火焰叁维温度场重建结果。结果表明:相比于光场相机2.0,光场相机1.0火焰辐射采样光线空间位置分布不均匀,不利于火焰温度重建。相比于多焦距微透镜阵,单焦距微透镜阵列采样光线空间位置分布更均匀,因而,其火焰叁维温度场重建结果优于多焦距微透镜阵列。研制了基于光场成像的火焰叁维温度场测量系统,评价了系统组件的基本性能。提出了聚焦光场相机几何参数标定新方法,建立了基于光场图像的聚焦光场相机标定模型,利用Levenberg-Marquardt算法求解了相机几何参数,进一步结合光场相机F数匹配特性获得了标定参数,并与全聚焦图像的标定结果进行了比较验证。开展了光场相机图像探测器辐射强度标定实验研究。几何标定结果的重投影误差小于7个像素,证明了提出的聚焦光场相机标定方法的可行性。开展了光场成像火焰叁维温度测量方法实验评价及实际应用研究。设计加工了同流燃烧器(Co-flow Burner),利用光场成像火焰叁维温度场测量系统,采集了火焰光场图像,根据光场成像火焰叁维温度场重建算法,重建了乙烯层流扩散火焰的叁维温度分布,将重建结果与热电偶测量结果进行了对比评价。分析了测量结果的误差来源,评价了测量系统的精确度。结果表明:与热电偶温度测量结果吻合较好,两种测量结果最大相差150.9K,表明了光场成像火焰叁维温度场重建方法的可行性和可靠性。并进行了流化床生物质颗粒燃烧火焰的叁维温度场测量实际应用研究。结果表明,光场成像火焰温度测量系统能够进行流化床生物质颗粒燃烧火焰温度及吸收系数同时重建,为煤粉/生物质颗粒燃烧可视化实验提供了新的测试方法和实验手段。
佚名[7]1997年在《光电子技术》文中指出TN204 97060063实现灵活光束转换的二元光学器件及其应用/毛文炜,傅振海,邹敏贤,霍玉晶,金国藩〔清华大学)jl中国激光一1997,A24(s)一币93~石98介绍了一种可将线阵半导体激光器的光束转换为光斑截面为矩形的准平行消像散光束的二元光学
佚名[8]2003年在《光电子技术》文中研究表明TNZ 2003010172全内反射光子晶体光纤/谈斌,陈晓伟,李世忱(天津大学)11光电子·激光.一2002,13(5)一491一495从模式、色散、偏振和非线性等出发,对全内反射光子品体光纤(T IR-PCF)进行了分析和讨论.运用有效折射率和有效归
参考文献：
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[2]. 激光吸收光谱流场诊断技术应用研究与进展[J]. 阚瑞峰, 夏晖晖, 许振宇, 姚路, 阮俊. 中国激光. 2018
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[4]. 基于燃烧和爆炸效应的温压药剂相关技术研究[D]. 李秀丽. 南京理工大学. 2008
[5]. 高压补燃液氧煤油发动机故障检测与诊断技术研究[D]. 黄强. 国防科学技术大学. 2012
[6]. 基于光场成像的火焰叁维温度场测量方法研究[D]. 孙俊. 东南大学. 2018
[7]. 光电子技术[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 1997
[8]. 光电子技术[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2003
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