《高速平面雷射誘導螢光超聲速燃燒診斷研究》是依託哈爾濱工業大學，由於欣擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：高速平面雷射誘導螢光超聲速燃燒診斷研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：于欣
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
平面雷射誘導螢光（Planar Laser Induced Fluorescence，PLIF）是研究超聲速燃燒過程的重要技術手段。現有商用PLIF系統的採樣頻率僅為10-30Hz，只能獲得燃燒場的平均信息，難以獲得快時變、高動態、強湍流耦合的超聲速燃燒場的動態發展序列，具有很大的局限性。本項目將研究超聲速燃燒場極端條件下的OH-PLIF的激發與探測機制，設計並最佳化高速PLIF超聲速燃燒場診斷方案，研究複雜燃燒背景下PLIF信號的探測方法和激發光強不均勻性和PLIF圖像空間畸變的校正方法；基於已開發的高重頻PLIF系統，開展ms量級時間解析度的高速PLIF超聲速燃燒診斷研究，獲得超聲速來流條件下凹腔噴注點火、穩燃的動態演化過程和超聲速燃燒的火焰組織結構，校驗數值仿真模型，填補國內高速PLIF超聲速燃燒診斷的空白，促進我國超燃衝壓發動機研究領域的發展。
結題摘要
本項目針對現有商用PLIF系統採樣頻率僅為10-30Hz，只能獲得燃燒場的平均信息，難以獲得快時變、高動態、強湍流耦合的超聲速燃燒場動態發展序列的局限性，研究了超聲速燃燒場極端條件下OH-PLIF的激發與探測機制，設計並最佳化高速PLIF超聲速燃燒場診斷方案，研究複雜燃燒背景下PLIF信號探測方法和激發光強不均勻性和PLIF圖像空間畸變的校正方法；基於已開發的高速PLIF系統，開展了ms量級時間解析度的高速PLIF超聲速燃燒診斷研究。 首先，通過理論與實驗研究發現，OH（1,0）振動帶的Q1（8）吸收譜線隨溫度和壓力的增大不發生平移，但會發生展寬；OH基的300-325nm波段螢光強度隨壓力增加而衰減，壓力為5atm時，LIF信號強度約為1atm時的13.5%。為高速PLIF超聲速燃燒診斷制定激發與探測策略提供了指導。 其次，針對超聲速燃燒特性，通過套用時域濾波、空域濾波和頻域濾波噪聲抑制方法實現了複雜燃燒背景PLIF 信號探測方法；建立了激發光強不均勻性校正方法和PLIF 圖像空間畸變校正方法；為高速PLIF超聲速燃燒診斷方案設計與試驗研究提供了支撐。 再次，套用雙向雷射誘導螢光技術實現了甲烷/空氣預混火焰OH基濃度測量方法，並成功校驗了甲烷/空氣預混火焰OH基濃度數值計算模型。 再次，通過風洞流場試驗，證明高速PLIF診斷技術可用於複雜流場診斷，不僅可以清晰顯示流場結構，而且還能再現其動態演化過程，比如“渦”的發生及運動過程。由試驗結果可預測，為了再現超聲速流場結構動態演化過程，高速PLIF診斷系統的工作頻率需達到10kHz量級。 最後，通過套用高速PLIF診斷技術開展了超聲速來流條件下凹腔中氣體燃料噴注混合、點火和穩燃過程，及火焰組織結構研究，揭示了超聲來流條件下氣體燃料噴注混合、點火、火焰傳播與穩燃特性，為超聲速燃燒機理研究和超燃衝壓發動機燃燒室的設計提供支撐。 本項目的研究成果填補了國內高速PLIF超聲速燃燒診斷技術空白，將促進我國超聲速燃燒機理研究和超燃衝壓發動機研究領域的發展。
