【摘要】：缸內(nèi)直噴技術(shù)相較于其他內(nèi)燃機(jī)噴射技術(shù)可以通過(guò)提高壓縮比、降低泵氣的損失,來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率,并在減少氮氧化物等污染物的排放方面具有巨大優(yōu)勢(shì)。在基于缸內(nèi)直噴的燃燒過(guò)程控制中,研究分層混合氣的濃度分布信息對(duì)研究直噴式內(nèi)燃機(jī)具有很大的幫助。激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)(LIF)經(jīng)常被用來(lái)測(cè)試燃料的濃度分布信息,其優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間和空間分辨率高,熒光和激光的波長(zhǎng)不一使得信噪比相較于其它方法高,但是其熒光劑的選擇具有局限性,而且需要對(duì)熒光強(qiáng)度和物質(zhì)濃度做預(yù)先標(biāo)定,有較大的改進(jìn)空間。本文參考LIF方法,保留其優(yōu)點(diǎn),但將熒光劑(tracer)加入氛圍氣中,以高壓氣體射流為例,對(duì)這種氛圍氣激光誘導(dǎo)熒光法(LIFA)的濃度測(cè)試方法開(kāi)展研究工作。首先,本文總結(jié)了常用的密度/濃度分布測(cè)試方法,包括紋影法,散射法,LIF等。在考慮了傳統(tǒng)LIF方法中熒光劑選擇、預(yù)標(biāo)定等局限性后,從原理方面證明了LIFA無(wú)需考慮tracer是否完全代表燃料,解決了tracer的選擇局限性問(wèn)題,同時(shí)還具有不同燃料之間能進(jìn)行對(duì)比的優(yōu)點(diǎn)。基于LIFA方法,推導(dǎo)了計(jì)算混合氣濃度分布信息的公式以及在線標(biāo)定的方法。其次,基于本文所研究的LIFA方法,搭建了實(shí)驗(yàn)所需要的測(cè)試平臺(tái),包括噴射系統(tǒng),光學(xué)系統(tǒng),同步系統(tǒng)等。此測(cè)試平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)在定容彈系統(tǒng)中,對(duì)不同狀態(tài)(氣態(tài)、液態(tài))的燃料,在不同的噴射壓力(2bar~200MPa)、溫度、背壓下,進(jìn)行濃度分布測(cè)試實(shí)驗(yàn),可以得到不同噴射后時(shí)刻的瞬時(shí)射流結(jié)果。最后,基于LIFA方法,對(duì)不同介質(zhì)的氣體射流在不同條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),利用在線標(biāo)定方法,定量得到了不同噴射時(shí)刻下的氣體射流在不同噴射壓力下的濃度分布信息情況,并比較了氬氣和氮?dú)庠谙嗤瑮l件下的濃度分布情況,最后對(duì)此方法的不確定性進(jìn)行了討論。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK401
【圖文】：

圖 1- 1 紋影法光學(xué)原理分析圖Fig. 1- 1Principle schlieren其中，狹縫的作用為限制光源的強(qiáng)弱，同時(shí)構(gòu)造一個(gè)點(diǎn)光源；光源前的反射鏡起到了改變光傳播路徑的作用；而準(zhǔn)直鏡（即凹面鏡 M1），用來(lái)將點(diǎn)光源變?yōu)槠叫械拿婀庠�；測(cè)試區(qū)為被測(cè)物的運(yùn)動(dòng)的區(qū)域，被測(cè)物的密度變化可以直接被觀測(cè)到；紋影鏡（即凹面鏡 M2）起到了將平行光匯聚的作用，目標(biāo)是收光與相機(jī)鏡頭前；刀片用以切割光路，擋住匯聚后沒(méi)被折射的光，來(lái)產(chǎn)生紋影效果；高速相機(jī)作為圖像傳感器用來(lái)采集每一瞬時(shí)下的紋影圖片。下面具體解釋原理：光源發(fā)射均勻光線首先經(jīng)小孔變?yōu)辄c(diǎn)光源，小孔恰好置于準(zhǔn)直鏡 M1的焦面上，即可將點(diǎn)光線變?yōu)槠叫泄饩��？� ad 經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡和紋影鏡子后在刀口處 a’d’成像，測(cè)試區(qū) gj 經(jīng)過(guò)紋影鏡和反射鏡最后在相機(jī)處成像，實(shí)際

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文質(zhì)由于吸收了外界的入射光能量，發(fā)生了能級(jí)躍遷，在能級(jí)之間產(chǎn)生內(nèi)轉(zhuǎn)化效應(yīng)，而后釋放熱量，并釋放出另一波長(zhǎng)的熒光。很明顯，由于階躍能級(jí)之間的能量不同，且在發(fā)射熒光過(guò)程中有能量損失，因此產(chǎn)生的熒光的能量將會(huì)小于原來(lái)入射光的能量，反應(yīng)在波長(zhǎng)信息上即熒光波長(zhǎng)將大于入射光波長(zhǎng)。綜上所述，物質(zhì)在吸收了入射光的能量后，能夠產(chǎn)生另一波長(zhǎng)的熒光的條件是：（a）發(fā)熒光物質(zhì)的原子的特征頻率需要同入射光的頻率相同，即二者應(yīng)有相同的共振頻率。（b）該物質(zhì)的原子需要有足夠的熒光效率，才能保證熒光能突破截止頻率，且發(fā)射出的熒光波長(zhǎng)在適合范圍內(nèi)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 馬驍;何旭;王建昕;;激光誘導(dǎo)熒光法用于內(nèi)燃機(jī)燃燒可視化的研究進(jìn)展[J];車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī);2008年01期

2 宋國(guó)民,劉學(xué)瑜;基于參數(shù)自調(diào)整PID控制的高壓共軌數(shù)字調(diào)壓系統(tǒng)[J];柴油機(jī);2002年05期

3 林杏全,陳武秀;紋影法及其應(yīng)用[J];華中師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1980年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 馬驍;應(yīng)用激光誘導(dǎo)熒光法研究直噴汽油機(jī)缸內(nèi)混合氣形成過(guò)程[D];清華大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 周旋;定容燃燒彈及其數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2017年

2 張永林;定容燃燒彈數(shù)據(jù)采集與電控系統(tǒng)研制[D];華中科技大學(xué);2013年

3 張敬東;可控自燃光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2012年

4 陳祝清;定容燃燒彈控制及測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)[D];北京交通大學(xué);2011年

5 楊陽(yáng);高壓共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)分析與研究[D];上海交通大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2740491