Hencken火焰結構對FS-CARS光譜溫度定標影響的研究.pdf

1、在燃燒場中，溫度是最為重要的參數，如何準確且快速的獲取溫度信息具有重要的實際意義，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過程以及改進現(xiàn)有的燃燒系統(tǒng)提供重要的參考。在燃燒測溫領域，測溫方式分為熱電偶等接觸式測量及CARS等激光光譜非接觸測量手段。其中，接觸式測量易受環(huán)境條件限制，且不適用于高溫測量；激光光譜非接觸式測量不受測溫環(huán)境條件的限制，且能實現(xiàn)對高溫領域高度的時間和空間分辨。本課題即利用非接觸式測溫中的飛秒單脈沖CAR

2、S光譜技術研究Hencken火焰結構對其溫度定標擬合過程的影響。
　　本文先對Hencken型燃燒器和CARS光譜技術的研究現(xiàn)狀進行介紹；對丙烷/空氣的平焰擴散火焰特征進行定性研究；以及用熱電偶測溫方法對燃燒場的軸向及不同橫截面的溫度分布規(guī)律進行研究；其次，用飛秒單脈沖CARS光譜技術對Hencken燃燒器燃燒場中的一維溫度分布進行測溫研究，并分析該Hencken燃燒器不同測點溫度與理論CARS光譜最佳擬合溫度的擬合誤差。

3、　　根據以上研究思路，設計了符合實驗所需的Hencken型平焰燃燒器，搭建了S型熱電偶測溫裝置，研究了不同當量比、平均流速、氧氣濃度等因素對溫度分布的影響規(guī)律。實驗結果表明，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，且當量比為0.471時，隨著軸向高度的增加，測點溫度近正弦曲線般波動而后逐漸降低，平均的降溫幅度為0.5℃/mm,整個軸向高度方向的所有測點的溫度平均值為1131℃，比理論計算溫度低1.4％，即該工況測溫

4、結果和理論計算溫度最接近；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)波動變化的規(guī)律；當氧氣濃度為21%時，在測量范圍內，軸向溫度隨著高度的增加基本無變化。
　　同時，搭建了一套基于啁啾脈沖的飛秒單脈沖CARS光譜實驗裝置，以Hencken燃燒器產生的高溫火焰為探測樣品。實驗結果表明，利用飛秒CPP-CARS光譜技術對火焰溫度一維分布的測量，測量溫度在1350K和1450K之間，和熱電偶測量