基于激光诱导荧光法的同轴射流火焰中羟基自由基、甲醛、发热率与一氧化氮的二维可视化测量
2021-10-12陈晓丽苏秋成蒋利桥
陈晓丽,金 川,苏秋成,蒋利桥
(1.中国科学院 广州能源研究所,广东 广州 510640;2.中国科学院 可再生能源重点实验室,广东 广州 510640;3.广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室,广东 广州 510640;4.中国科学技术大学 纳米学院,江苏 苏州 215123)
平面激光诱导荧光法(planar laser induced fluorescence, PLIF)燃烧场参量二维成像测量主要面向燃料的高效清洁燃烧利用领域,可广泛用于氢气、碳氢燃料、含氧替代燃料、汽油、柴油、煤油与航空燃料等的燃烧反应动力模型验证、燃烧装置中火焰结构表征、湍流与燃烧不稳定性机理揭示,以及真实发动机内燃烧过程诊断等研究.在燃烧基础理论模型验证、新型燃烧技术开发,以及先进燃烧装备研制中发挥着关键作用[1-2].该方法能够测量火焰中关键中间组分的二维分布,如羟基自由基OH-PLIF、CH-PLIF和一氧化碳CO-PLIF等,已经在各种标准火焰、燃烧器、激波管甚至光学发动机中获得了广泛的应用[3].
在进行单一组分场测量的同时,国外的科研机构还开发了基于PLIF的多参量同时测量,如开展OH-PLIF与甲醛CH2O-PLIF同时测量,以及开展氢自由基与CH2O的同时测量,再利用所测量得到的两个组分荧光信号进行代数运算间接测量火焰中发热率(heat release rate,HRR)分布,实现HRR的间接测量[4-6].由于CH2O组分的激发波长和检测范围均比较广,国内外目前测量CH2O时采用的激发和检测波长并不统一[4-7].因此,为实现HRR的PLIF测量,通常需要两套不同激光光源及成像系统共同工作来实现,增加了设备投入与操作复杂性.火焰中一氧化……
