《瞬態湍流燃燒多場耦合分子光譜診斷方法》是依託吉林大學，由徐蔚青擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：瞬態湍流燃燒多場耦合分子光譜診斷方法
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：徐蔚青
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發動機內部的不穩定燃燒是受限空間內湍流與化學反應相互耦合的結果；其複雜性使得在接近真實條件下多場、多參數、高解析度的線上測量具有相當大的難度。本項目以多學科的交叉合作的方式，將具有高光量子效率的螢光光譜成像技術與具有突出分子指紋特徵的拉曼光譜學技術結合，建立一系列接近真實條件下的湍流燃燒多場耦合分子光譜診斷方法。通過對燃燒體系中各物種的分子光譜學特性的點測量及相關分析獲得溫度、濃度、壓力、流速等參數；通過瞬態光譜影像學方法動態獲得湍流燃燒場的形態圖像；以點/面結合的方式全面獲取相對精細的多場分布數據，用於探討湍流對燃燒的影響及燃燒對湍流抑制/誘導機制；揭示燃燒反應的物理化學機制和湍流燃燒的本質規律，發展湍流燃燒線上測量新手段。為發展湍流燃燒理論模型提供實際有效的參數，為發動機的最佳化設計提供理論和實踐依據；對認識湍流燃燒的多參數耦合效應機制，建立極端條件下燃燒的調控方法有非常重要的意義。
結題摘要
本項目構建了用於湍流燃燒的瞬態光學和光譜探測和成像方法在發動機缸內測量診斷的新手段；項目按計畫完成：1.在單缸發動機的多個方向安裝了光學視窗；包括用於光引入氣缸-燃燒室的石英窗片、用於進行信號和圖像採集的氣缸延長-燃燒室光學視窗；在發動機下部設計安裝了反射光路系統，與光學成像和光譜採集部分匹配。2.搭建了光學-光譜探測實驗平台；主要包括：平面雷射誘導螢光(PLIF)探測、雷射誘導白熾光（LII）、雷射拉曼光譜探測系統。完成了外部光學激發檢測系統的搭建。3.整合了維持發動機運行外圍輔助系統、拖動-測功系統、工況控制及狀態測試系統；使各部分適合於與光學-光譜探測實驗平台整體匹配；實現了光源與檢測器及發動機的時序同步。可獲得時空解析度高、具有可視性的直觀燃燒場分布圖像。4.對標準燃燒爐及發動機缸內燃燒進行了測試實驗。在不同發動機工況情況下，進行 FT，D05，D10 三種試驗燃料的缸內燃燒圖像拍攝。呈現了不同曲軸轉角下的空間火焰發展形態，觀測到最初的火焰核心及湍流火焰的擴展過程。5.採用PLIF、LII對發動機缸內燃燒圖像拍攝。用示蹤劑對排氣管內的廢氣進行示蹤、PLIF光學測量方法研究排氣回流的缸內分布規律。探討在滾流氣道發動機上採用排氣門進氣行程二次開啟實現EGR分層的策略。通過對採集的數據進行分析，探討和分析了發動機在不同工況下進氣對湍流燃燒狀態的影響。 本項目構建的光學-光譜發動機燃燒診斷系統，適合於用於探討湍流對燃燒過程的影響及燃燒對湍流抑制/誘導機制；採用瞬態光譜和影像方法結合，動態獲得湍流燃燒場的形態；通過對湍流燃燒體系中各物種的分子光譜學特性的相關分析獲得溫度、濃度、壓力等參數；以獲取相對精細的多場分布數據，揭示燃燒反應的物理化學機制和湍流燃燒本質規律，可為發展湍流燃燒理論模型和實驗及模擬方法提供實際有效的參數。對認識多參數耦合對湍流燃燒影響機制，建立極端條件下燃燒的調控方法有非常重要的意義。
