可调谐激光吸收光谱应用于气体二维浓度分布重建研究

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS),设计了气体浓度二维分布重建系统。将单路可调谐激光分为24路,交叉穿过目标区域,得到24组直接吸收信号(DA),并采用代数迭代法(ART)计算得到目标区域气体浓度二维分布。搭建了二维气体浓度分布测量试验台,利用中心波长在1.653μm的DFB激光器作为光源,选取HITRAN数据库CH4的2v3带R(3)线作为计算谱线进行数值模拟和试验验证,并对重建结果进行了误差分析。结果表明重建系统能很好的实现气体二维浓度分布重建测量。     

数字显微全息中记录参数对颗粒测量影响的数值模拟

数字显微全息技术由于具有三维、非接触和实时测量微小空间内流场的能力, 已引起了国内外学者的广泛关注. 利用数字显微全息方法测量微通道流场时, 记录距离、颗粒尺寸、颗粒浓度、入射光波长、CCD分辨率等参数会对颗粒重建结果产生重要影响. 为了评估颗粒浓度和样本空间深度对重建结果的影响, 本文开展了数值模拟研究. 采用基于洛伦兹-米散射理论的程序产生不同浓度的颗粒全息图, 用小波变换重建算法对其进行重建. 结果表明: 在样本空间深度为24 μm 时, 颗粒浓度n_s在3.44×10⁵ mm^-3–13.77×10⁵ mm^-3 范围内时, 颗粒重建率E_p随着颗粒浓度n_s 的增大而迅速减小, 在13.77×10⁵ mm^-3–55.08×10⁵ mm^-3范围内时, 颗粒重建率E_p 随颗粒浓度n_s增大而缓慢减少. 在颗粒浓度n_s (13.77×10⁵ mm^-3) 保持不变时, 颗粒重建率E_p与样本空间深度满足单调递减的线性关系. 当阴影密度不变时, 重建率的变化呈现一定的规律性:当深度L较小时, 样本空间深度对颗粒重建的影响要比颗粒浓度的影响大; 当深度L较大时, 颗粒浓度对颗粒重建的影响较大. 关键词： 数字显微全息 颗粒浓度 粒径误差 位置误差     

小波尺度参数对粒子场数字全息重建图像的影响

在小波尺度参数取值范围研究的基础上,探讨了小波尺度和粒子衍射波尺度的关系（即衍射波覆盖率）,深入研究了小波尺度对重建图像分辨率、景深、信噪比以及粒子图像灰度分布的影响.研究结果表明：当小波函数尺度能够覆盖颗粒衍射波的中心和二环区域时,重建图像的分辨率高、景深小和信噪比高,否则,重建图像质量将无法保证.但是,较大的小波尺度将使重建图像的灰度分布在光轴方向产生振荡,不利于颗粒的空间定位.     

耦合边处理的特征无反射边界条件研究

详细分析特征无反射边界条件(Characteristic Non-reflecting Boundary Conditions)中边耦合处理方法,提出耦合处理的数学方法,数值模拟表明,该方法处理声波扰动时有明显的优势.对可压缩圆孔射流进行直接数值模拟,结果与试验吻合较好,表明提出的耦合边处理的特征边界数学分析方法是可行的.     

气液两相流速度及粒径分布激光干涉测量方法的研究

为了实现对气液两相流的粒子粒径、空间分布及其速度测量。对激光干涉气液两相流测量技术（ILIDS）进行了深入研究,该技术是一种应州于气液两相流测量的新技术,其主要优点是不干扰流场和颗粒粒径、位置测量精度高。基于该技术所开发的图像自动处理方法可以利用普通粒子成像测量技术系统拍摄气液两相流的激光散射干涉图像。并利用图像卷积定位、傅里叶变换频率分析及其图像互相关测速等图像处理手段从干涉图像中自动提取粒子的位置、直径和速度信息。为了验证该方法的测量精度,对喷嘴生成的气水两相流进行了测量实验,得到了喷嘴出口处不同区域的粒径、速度矢量的空间分布,并将测得的速度矢量与用粒子成像测量技术方法测得的结果进行对比,证明两种方法测量的平均速度差别仅为0．38％。     

渐变型多孔介质中燃气燃烧特性试验研究

试验研究预混燃气在渐变型多孔介质(GVPM)中的燃烧特性,包括在渐变型多孔介质中的温度场、火焰移动、CO和NOx生成、燃烧稳定性及多孔介质孔径结构对燃烧特性的影响规律。研究结果与几种均匀型多孔介质(HPM)中的燃烧特性进行比较,发现渐变型多孔介质中的燃烧有如下优点:均匀的温度分布、较低污染物排放、高燃烧速率、高稳定性、宽燃烧极限和较大的负荷调节范围。     

煤燃烧过程中灰层的扩散阻力及其微观结构的研究

煤的灰层扩散系数对煤粒的燃烧有较大的影响。因此,本文用实验的方法测定了三种煤的灰层扩散系数。研究还发现,不同的颗粒直径、不同的煤种以及不同的灰层厚度、煤的灰层扩散系数均不同。最后,从其微观结构得到了合理的解释。     

Simulation study on reconstruction model of three-dimensional temperature distribution within visible range in furnace

This paper presents a reconstruction model of three-dimensional temperature distribution in furnace based on radiative energy images captured by charge-coupled device （CCD） cameras within the visible wavelength range. Numerical simulation case was used in this study and a zigzag eccentric temperature distribution was assumed to verify the model. Least square QR-factorization （LSQR） method was introduced to deal with reconstruction equation. It is found that the reconstructed temperature distributions in low-temperature areas had some fluctuations and high-temperature areas were reconstructed well. The whole reconstruction relative error was mainly due to errors in low-temperature areas and the relative error for highest-temperature reconstruction was quite small.     

相对湿度和氧气浓度对滑动弧放电特性影响研究

本文通过检测背景气体不同含氧量和相对湿度下的放电电流强度和臭氧浓度,分析氧气和水汽对滑动弧放电特性的影响.结果表明,背景中氧气是臭氧的主要发生源,臭氧随氧气浓度的增大而增大.水汽的离解反应与臭氧发生反应存在竞争关系,同时其生成的OH粒子会与臭氧发生反应,因此水汽对臭氧的产生起抑制作用.由于氧气和水的电子结合系数都很高,水与电子还会发生离解结合反应,因此背景气体氧气浓度和水汽含量增大会减少等离子体区域的电子数量,降低放电电流强度.     

基于截断奇异值分解的三维火焰温度场重建研究

利用CCD摄像机得到的火焰辐射能图像进行炉膛三维火焰温度场重建，但温度重建矩阵方程是一个不适定方程组，从而重建问题是一个不适定问题.应用截断奇异值分解(truncated singular value decomposition，TSVD)的正则化方法对该不适定方程组进行求解，并且采用了L曲线法对正则化参数进行选取.结合重建算例，采用奇异值分解(singular value decomposition，SVD)与离散Picard条件对这个不适定问题进行了分析.重建结果表明，在不同的模拟测量误差下，TSVD能够成功得到合理的解，重建温度场较好的再现了原始假设温度场的特征.