基于PLIF-Mie煉油超霧化粒徑二維分布測(cè)量研究.pdf

1、本文研究一種用PLIF/Mie雙光譜成像測(cè)量超聲速霧化場(chǎng)粒徑二維分布的新方法。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行器的首要關(guān)鍵技術(shù)，是目前世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。煤油超燃霧化是研制煤油超燃發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵問(wèn)題，但是射流破碎和霧化是流體力學(xué)最為困難和尚未解決的基本問(wèn)題之一。煤油超燃霧化現(xiàn)象和粒徑測(cè)量極具挑戰(zhàn)性，盡管該問(wèn)題已得到廣泛研究，但有待于發(fā)展霧化場(chǎng)粒徑分布的精細(xì)在線測(cè)量方法，以便給煤油超燃發(fā)動(dòng)機(jī)研制特別是燃燒室設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)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(shí)驗(yàn)測(cè)量。目前現(xiàn)有對(duì)霧化場(chǎng)粒徑分布的測(cè)量方法有紋影/陰影、相位多普勒粒徑測(cè)量（PDA/PDPA）、光散射和激光全息等。紋影和陰影等傳統(tǒng)光學(xué)方法適合顯示流場(chǎng)波細(xì)結(jié)構(gòu)，但分辨率低、沿光程有積分效應(yīng)，因此，不適合研究液體射流破碎和混合現(xiàn)象。激光全息測(cè)量可給出二維粒徑分布結(jié)果，但存在沿光路積分效應(yīng)，數(shù)據(jù)量大且處理效率低。PDPA光路復(fù)雜、成本昂貴，對(duì)測(cè)試環(huán)境要求高，難以適合發(fā)動(dòng)機(jī)和大型超聲速風(fēng)洞等

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

4、uter平均粒徑（Sauter Mean Diameter: SMD）二維分布進(jìn)行測(cè)量。本文首先給出了該測(cè)量方法的理論原理，討論了在氣溶膠實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的方法和系統(tǒng)定標(biāo)原理，完成了該部分的實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，證實(shí)了該測(cè)量方法的可行性，并且完成了對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的定標(biāo)工作，給出了系統(tǒng)K值，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)做了必要準(zhǔn)備。本文還討論了超聲速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)方法步驟和注意事項(xiàng)，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)必須的實(shí)驗(yàn)段及光路布置方案。實(shí)驗(yàn)段的機(jī)械部分和觀察窗