A medição precisa da temperação de combustão compensada é de grande importância teórica e tem valor de aplicação de engenharia para a construção de mecanismos de reação química de combustão de alta fidelidade, a revelação do mecanismo de formação de poluentes e o desenvolvimento de tecnologias eficientes de combustão limpa. A técnica de espectroscopia de absorção a laser (Laser Absorption Spectroscopy, LAS) como um método de medição de temperatura sem contato amplamente utilizado tem recebido ampla atenção nos últimos anos. No entanto, devido à distribuição não uniforme de parâmetros termodinâmicos e químicos ao longo do caminho de absorção, os métodos de medição tradicionais baseados na integração de linha de visão (Line-of-Sight, LOS) apresentam uma grande incerteza ao obter informações de temperatura da chama, afetando a precisão e confiabilidade de sua medição. Embora métodos tradicionais de reconstrução tomográfica e técnicas de ajuste de perfil de múltiplas linhas possam recuperar em certo grau as informações de temperatura do centro da chama, esses métodos são frequentemente complexos no processo de implementação, demorados e inadequados para atender às necessidades de diagnóstico de teste de alta fidelidade. Este artigo propõe um método de medição de temperatura a laser de absorção de infravermelho médio com correção de efeito de linha de visão, que por meio da simulação numérica espectral e da dinâmica de fluidos computacional (Computational Fluid Dynamics, CFD) quantifica o impacto do viés dos resultados de medição de LOS devido à não uniformidade em diferentes posições da chama, e finalmente alcança a correção de medição de temperatura de LOS. Para verificar esse método, foram realizadas medições sistemáticas de temperatura de LOS com base nas fortes linhas espectrais de absorção de moléculas de H2O em torno de 2,5 μm e os resultados foram comparados com as medições de reconstrução tomográfica e os resultados da simulação de mecanismo de reação química detalhado acoplado. Os resultados experimentais mostram que o método de correção de temperatura proposto melhora significativamente a confiabilidade das medições de temperatura de LOS para diferentes queimas de combustível de chama de expansão por colisão. Em comparação com as medições de reconstrução tomográfica e os resultados de CFD, a diferença relativa dos resultados é reduzida de 10%~20% antes da correção para menos de 5% após a correção, e a maioria das posições de medição é inferior a 2%. O método de correção de temperatura proposto neste artigo pode melhorar significativamente a confiabilidade do método de medição de LOS, ao mesmo tempo que economiza os demorados passos de varredura tomográfica mecânica, fornecendo uma solução eficaz para a medição rápida e precisa da temperatura de chama de expansão por colisão.
关键词
line of sight;mid-infrared tomographic absorption spectroscopy;temperature distributions;temperature correction