基于PLIF/Mie煤油超雾化粒径二维分布测量研究

【摘要】本文研究一种用PLIF/Mie双光谱成像测量超声速雾化场粒径二维分布的新方法。超燃冲压发动机是实现高超声速飞行器的首要关键技术,是目前世界各国竞相发展的热点领域之一。煤油超燃雾化是研制煤油超燃发动机的关键问题,但是射流破碎和雾化是流体力学最为困难和尚未解决的基本问题之一。煤油超燃雾化现象和粒径测量极具挑战性,尽管该问题已得到广泛研究,但有待于发展雾化场粒径分布的精细在线测量方法,以便给煤油超燃发动机研制特别是燃烧室设计和评价提供基础性数据。目前理论及仿真途径都不能很好的解决,依然依赖实验测量。目前现有对雾化场粒径分布的测量方法有纹影/阴影、相位多普勒粒径测量(PDA/PDPA)、光散射和激光全息等。纹影和阴影等传统光学方法适合显示流场波细结构,但分辨率低、沿光程有积分效应,因此,不适合研究液体射流破碎和混合现象。激光全息测量可给出二维粒径分布结果,但存在沿光路积分效应,数据量大且处理效率低。PDPA光路复杂、成本昂贵,对测试环境要求高,难以适合发动机和大型超声速风洞等真实测量环境(噪音、振动、油污等)。光谱/散射光成像测量粒径二维分布是近10年快速发展的技术,具有测量效率高、光路简单和提供信息量大等特点,适合环境恶劣雾化场的在线测量,具有较好应用前景。这些测量方法各有优势也各有弊端,但相同点是都不适用于工况复杂的超声雾化场粒径分布的在线测量,所以急需开发新的测量方法。本文提出一种新方法,将散射光和片激光诱导荧光技术相结合,利用雾化场粒径不同次方和弹性散射光/荧光光强的线性关系对雾化场Sauter平均粒径(SauterMeanDiameter:SMD)二维分布进行测量。本文首先给出了该测量方法的理论原理,讨论了在气溶胶实验台上进行验证性实验的方法和系统定标原理,完成了该部分的实验,对实验数据进行了分析,证实了该测量方法的可行性,并且完成了对测量系统的定标工作,给出了系统K值,为后续实验做了必要准备。本文还讨论了超声速风洞实验台上的实验方法步骤和注意事项,设计了实验必须的实验段及光路布置方案。实验段的机械部分和观察窗石英玻璃已经加工完成并完成了装配工作。要说明的是,由于时间有限和实验准备工作的复杂性,对于超声速煤油雾化场粒径测量方法和技术,本文只完成初步研究工作。要完全实现煤油超雾化粒径二维和三维分布的双光谱在线测量,还有很多工作需要进一步研究。本文中的实验很多细节也有待改进和完善,相关结论和观点仍然需要更多的实验图像和数据进行验证。
【作者】张钟秀；
【导师】王克逸；刘维来；
【作者基本信息】中国科学技术大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】煤油；超雾化；气溶胶；索特平均粒径；PLIF/Mie；

【参考文献】
[1]苏宏业,褚健,王骥程.基于分步变换的离散时滞系统控制器设计及应用[J].自动化学报,1996,02:197-203.
[2]王晓星.基于二阶效应和疲劳寿命的钢筋混凝土排架柱设计方法[D].燕山大学,建筑与土木工程,2014,硕士.
[3]盛敏.基于ABMS的汽车零部件循环取货研究[D].合肥工业大学,工业工程,2013,硕士.
[4]陈良,夏文莉,何世伟,周礼.浙江大学青年人才科研现状调查与对策研究[J].研究与发展管理,2014,04:130-133.
[5]金政.常州纺织服装企业大学生员工离职问题研究[D].南京理工大学,工商管理,2012,硕士.
[6]梁锋.硅纳米线和多孔硅的制备及表面修饰研究[D].浙江大学,材料工程,2014,硕士.
[7]吴宝业.硫酸露点腐蚀用钢成分设计及耐蚀机理研究[D].华中科技大学,材料学,2013,硕士.
[8]盛思鑫,曹文炼.中国对外直接投资情况的再评估[J].宏观经济研究,2015,04:29-37+131.
[9]张燕.虚拟筛选元数据管理系统的研究[D].兰州大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[10]陈竹.清末至民国亚新地学社地图编绘研究[D].复旦大学,历史地理学,2012,硕士.
[11]王中长.厨余垃圾车提升机构优化设计研究[D].青岛大学,车辆工程,2012,硕士.
[12]蒋一琛.基于傅里叶变换的触发性结构化利率产品的定价研究[D].浙江财经学院,金融学,2013,硕士.
[13]王永亮.基于TheGuide的时钟树综合技术研究[D].安徽大学,电路与系统,2014,硕士.
[14]张旭萍.分数阶积微分发展方程初值问题mild解的存在性[D].西北师范大学,基础数学,2013,硕士.
[15]刘杰,李鲲,吴兆山,李香,彭旭东.镶嵌式直线深槽流体动压型机械密封性能研究[J].流体机械,2013,12:16-21+26.
[16]杨骞.基于Cadence平台的ASIC设计与研究[D].浙江工业大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[17]徐杰.益气通脉口服液治疗冠心病心绞痛的临床观察[D].湖北中医学院,中西医结合内科学,2004,硕士.
[18]刘璟.协同商务环境下第三方物流信息平台的研究与开发[D].武汉理工大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[19]原雪.语法翻译法对藏族学生英语学习效果的研究[D].西北师范大学,英语教育,2003,硕士.
[20]王鹏龙.基于遥感的近20年银川市热力景观变化研究[D].兰州大学,地球系统科学,2013,硕士.
[21]贾小萱.河北省普通高校实施《国家学生体质健康标准》的现状调查研究[D].河北师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[22]刘杰.基于LabVIEW的航空机电计算机测试系统设计与开发[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2012,硕士.
[23]盖雪婷.少数人权利法律保护的研究[D].广西师范大学,法学理论,2013,硕士.
[24]钟惠燕,程慧荣.关于图书馆知识服务若干问题探讨[J].上海高校图书情报工作研究,2005,04:6-9.
[25]李媛媛.堆芯燃料棒传热特性的数值分析[D].南京理工大学,热能工程,2012,硕士.
[26]丁明,张颖媛,茆美琴,杨为,刘小平.集中控制式微网系统的稳态建模与运行优化[J].电力系统自动化,2009,24:78-82.
[27]姚琳.基于无线网络的校车视频监控系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[28]夏薇.接入网环境动力监控系统的设计与实现[D].华东师范大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[29]刘晓芹.过渡金属化合物修饰电极的制备及在药物分析中的应用[D].山西师范大学,药物分析,2013,硕士.
[30]栗玉龙.肝细胞癌中血小板参数改变的临床意义及其机制研究[D].苏州大学,普通外科学（专业学位）,2014,硕士.
[31]王延平.乌海市小学教师继续教育的调查研究[D].内蒙古师范大学,教育管理（专业学位）,2012,硕士.
[32]申西波.DNA折纸结构在手性等离子纳米材料和纳米医药领域的应用研究[D].山东大学,分析化学,2013,硕士.
[33]高晓静.类猪圆环病毒2型因子P1感染Balb/c小鼠模型的建立[D].南京农业大学,兽医,2012,硕士.
[34]樊建忠,郝建标,詹满光.宣钢小方坯连铸机计算机过程监控系统[J].冶金自动化,2002,04:62-64.
[35]席道瑛,邱文亮,程经毅,易良坤,张斌,谢端.饱和多孔岩石的衰减与孔隙率和饱和度的关系[J].石油地球物理勘探,1997,02:196-201+304.
[36]饶毅.徐志摩译托马斯·哈代诗歌的陌生化策略研究[D].广东外语外贸大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[37]翁英.俄语名词数形式语义功能特点[D].湖南师范大学,俄语语言文学,2014,硕士.
[38]任炜.从苏珊·巴斯奈特的文化翻译观看《黑马归去》一书英译本中的文化误译[D].新疆师范大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[39]李蕾.肺癌细胞无血清培养差异蛋白质组学研究方法的建立与应用[D].中国人民解放军军事医学科学院,药物分析学,2003,硕士.
[40]赵飞.我国人口老龄化与老年人力资源开发[D].吉林大学,人口学,2004,硕士.
[41]李小博.新型带式输送机转运站设计[D].太原科技大学,机械电子工程,2014,硕士.
[42]吴天翮.媒体微博的传播策略研究[D].安徽大学,新闻学,2014,硕士.
[43]白林翠.以PAMAM为活化载体的化学镀电磁屏蔽织物的制备[D].上海工程技术大学,服装设计与工程,2011,硕士.
[44]张虎.基于高速列车数字化仿真平台的代理系统的设计与实现[D].西南交通大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[45]辛飞.建筑节能在项目中全过程管理[D].安徽建筑大学,材料学,2013,硕士.
[46]刘红.大规模软件可信度量参数的研究与分析[D].东北大学,计算机系统结构,2010,硕士.
[47]孙会娟.中学物理教育中发展性学生评价研究[D].首都师范大学,2003.
[48]铁锴.美国新世纪国家安全战略的理论透析[D].陕西师范大学,政治学理论,2004,硕士.
[49]冯硕.VANET中紧急报文路由机制研究[D].吉林大学,计算机技术,2014,硕士.
[50]马慧慧.关于中国歌剧教学现状的调查研究[D].东北师范大学,音乐学,2012,硕士.