液態(tài)碳氫燃料紅外光譜性質(zhì)的透射法實驗研究.pdf

1、汽油、柴油、乙醇、煤油等液態(tài)碳氫燃料屬于具有光譜選擇性的半透明介質(zhì),在航空航天、能源動力、化工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其吸收指數(shù)、折射率等光譜性質(zhì)參數(shù)是燃燒、高溫?zé)徂D(zhuǎn)換、紅外測量等過程研究和設(shè)計分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。獲取液態(tài)碳氫燃料的光譜性質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)對相關(guān)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
　　本文以透射法實驗獲取液態(tài)碳氫燃料的紅外光譜性質(zhì)參數(shù)為目標,對中高溫透射光譜測量的實驗技術(shù)、基于光譜透射比測量數(shù)據(jù)的吸收指數(shù)和折射率反演求解模型、封裝窗口材料和典

2、型液態(tài)碳氫燃料的紅外光譜性質(zhì)參數(shù)分析進行了研究。
　　主要研究內(nèi)容包括以下四方面:
　　1.基于光譜透射比的多層半透明介質(zhì)光譜性質(zhì)反演模型與求解方法研究。在分析傳統(tǒng)雙厚度法和基于KK關(guān)系式的單厚度法的基礎(chǔ)上,考察了高階反射項、窗口表面反射率等參數(shù)對反演精度的影響。提出了IDTM模型,將雙厚度法擴展應(yīng)用于窗口-液態(tài)碳氫燃料-窗口組成的三層半透明結(jié)構(gòu)。通過計算分析,研究了該模型的適用范圍及實驗偏差的影響。
　　2.樣品封裝

3、窗口材料的光譜性質(zhì)研究。通過實驗測量與反演求解,獲得了石英、硒化鋅等典型紅外窗口材料在0.83μm~21μm波段的常溫光譜性質(zhì)參數(shù)與2μm~15μm波段的中溫(373K和423K)光譜性質(zhì)參數(shù),分析了材料的紅外光譜透過性能及溫度的影響,為液體碳氫燃料樣品封裝設(shè)計提供了依據(jù)。
　　3.液態(tài)碳氫燃料中高溫透射光譜測量實驗技術(shù)研究。設(shè)計了液體碳氫燃料樣品封裝結(jié)構(gòu)與加熱裝置,結(jié)合激光器、傅里葉變換紅外光譜儀等儀器,建立了具有中高溫加熱功能

4、的紅外透射光譜實驗測量系統(tǒng)。通過數(shù)值模擬,研究了恒溫箱內(nèi)部熱環(huán)境及光學(xué)窗口的瞬態(tài)加熱特性,分析了加熱溫度、腔內(nèi)壁發(fā)射率、窗口半透明特性和窗口外表面換熱條件等相關(guān)因素的影響。
　　4.典型液態(tài)碳氫燃料的紅外光譜性質(zhì)實驗測量與分析。以純水為對象,實驗測量其光譜透射比,反演計算其吸收指數(shù)、折射率數(shù)據(jù),通過與文獻數(shù)據(jù)比較,驗證了實驗測量與反演分析的可靠性。在此基礎(chǔ)上,實驗測量了乙醇、-35＃柴油、普通煤油和RP-3航空煤油樣品在2μm~1