Метод измерения температуры противоточного диффузионного пламени на основе среднеинфракрасной лазерной абсорбционной спектроскопии с коррекцией эффекта линии обзора

WAN Tao ,  

LU Shengyao ,  

MA Liuhao ,  

SUN Bowen ,  

HUANG Yitao ,  

WANG Yu ,  

摘要

Точное измерение температуры диффузионного пламени с противотоком имеет важное теоретическое значение и инженерную ценность для построения высокоточных моделей химических реакций горения, раскрытия механизмов образования загрязняющих веществ и разработки эффективных чистых технологий горения. Техника лазерной абсорбционной спектроскопии (Laser Absorption Spectroscopy, LAS), как широко применяемый бесконтактный метод измерения температуры, в последние годы получила широкое внимание. Однако из-за неоднородного распределения термодинамических и химических параметров вдоль пути поглощения традиционные методы измерения, основанные на интеграции вдоль линии обзора (Line-of-Sight, LOS), испытывают значительную неопределённость при получении информации о температуре пламени, что влияет на точность и надежность измерений. Хотя традиционные методы томографической реконструкции и многолинейной профильной подгонки могут в определённой степени восстанавливать температурную информацию центра пламени, такие методы обычно сложны в реализации и требуют больших вычислительных затрат, что затрудняет удовлетворение требований высокоточной диагностики. В данной работе предложен метод измерения температуры с использованием среднеинфракрасной лазерной абсорбционной спектроскопии с коррекцией эффекта линии обзора, который количественно оценивает смещение результатов измерения LOS вследствие неоднородности в различных частях пламени с помощью вычислительной гидродинамики (Computational Fluid Dynamics, CFD) и численного моделирования спектра, что в конечном итоге позволяет скорректировать измерения LOS. Для проверки метода проведены систематические эксперименты измерения температуры LOS на основе сильных линий поглощения молекул H2O около 2.5 мкм и сравнены с результатами томографической реконструкции и моделирования с детализированным химическим механизмом. Экспериментальные результаты показывают, что предложенный метод коррекции температуры значительно повышает надежность результатов измерения LOS для противоточных диффузионных пламён с разными видами топлива: относительная разница с результатами томографической реконструкции и CFD снижается с 10%~20% до менее 5%, при этом на большинстве точек измерения составляет менее 2%. Предложенный метод коррекции температуры значительно повышает надежность метода измерения LOS, одновременно устраняя длительный механический этап томографического сканирования, предлагая эффективное решение для быстрого и точного измерения температуры диффузионного пламени с противотоком.

关键词

эффект линии обзора;среднеинфракрасная лазерная абсорбционная спектроскопия;распределение температуры;коррекция температуры

阅读全文

以上内容由讯飞翻译自动生成,翻译内容仅供参考。对于因使用本网站翻译内容产生的相关后果,本网站不承担任何商业和法律责任。

The above content is generated by Large Model Translation. The translated content is for reference only. We do not assume any commercial or legal responsibilty for any consequences arising from the use of our website