1. Experimentelle Hintergrund
Der Verbrennungs prozess beinhaltet eine Vielzahl von chemischen Reaktionen und die Konzentration verteilung des wichtigsten Zwischen produkts CH2O (Formaldehyd) kann die Verbrennungs effizienz widerspiegeln. Es ist von großer Bedeutung für die Optimierung des Verbrennungs prozesses, die Verbesserung der Verbrennungs effizienz und die Verringerung der Verschmutzung.
Die traditionelle invasive Messtechnik stört das Verbrennungs flammen feld und weist eine langsame Reaktions geschwindigkeit und eine geringe Genauigkeit auf. Die planare laser induzierte Fluoreszenz (PLIF)-Technologie weist die Eigenschaften einer hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung, einer berührungs losen und mehrteiligen Auswahl auf und kann eine hochpräzise Messung von CH erreichen2O-Konzentration in der Verbrennungs flamme.
2. Technische Grundsätze
Die PLIF-Technologie basiert auf der Wechsel wirkung zwischen Laser und Materie. Wenn ein Strahl eines planaren Lasers einer bestimmten Wellenlänge auf die Ziel moleküle (wie z. B. CH₂ O) in der Verbrennungs flamme bestrahlt wird, diese Moleküle absorbieren die Laser energie und den Übergang vom Grundzustand in den angeregten Zustand. Die Moleküle im angeregten Zustand kehren in kurzer Zeit spontan in den Grundzustand zurück und emittieren Fluoreszenz. Das Fluoreszenz signal wird von einer Hoch geschwindigkeit kamera oder sCMOS wissenschaft lichen Kamera gesammelt, und das CHAs O-Konzentration verteilungs bild in der Verbrennungs flamme wird basierend auf der Beziehung zwischen der Fluoreszenz intensität und der Molekül konzentration erhalten.
Abbildung 1 Schematisches Diagramm der PLIF-Technologie
3. Experimentelles System
Die Haupt komponenten des experimentellen Systems Thousand Eyes Wolf PLIF sind:
1) Der Pump laser mit einer Frequenz von 30Hz und einer Energie von 180 mJ wird verwendet, um einen planaren Laser mit einer Wellenlänge von 355 nm zu erzeugen, um CH2O-Moleküle in der Flamme anzuregen.
2) Hoch geschwindigkeit kamera der Serie Revealer G_Pro, mit der Flammen fluoreszenz bilder aufgenommen werden.
3) P43 Phosphor-Bildschirm bild verstärker, der verwendet wird, um das von den angeregten Formaldehyd molekülen erzeugte Fluoreszenz signal zu verstärken.
4) Der Revealer-Synchron isations controller mit einer Mindest impuls breite von 1ns und einer Zeit synchron isations genauigkeit von 1ns wird zur präzisen Synchron isation von Laserpulsen, Hoch geschwindigkeit kameras und Bild verstärkern verwendet.
5) Optische Komponenten wie hoch reflektierende Spiegel, konkave Linsen, konvexe Linsen, Filter usw. werden verwendet, um den Laser in ein dünnes Blatt zu fokussieren, das Fluoreszenz signal zu sammeln und zu filtern. und verbessern Sie das Signal-Rausch-Verhältnis.
6) Flammen generator, verwendet, um eine stabile Verbrennungs flamme zu erzeugen.
Abbildung 2 Schematische Darstellung des PLIF-Systems
4. Experimentelles Verfahren
Der erste Schritt ist die System kalibrierung
Der Messbereich ist mit 0 mg/m gefüllt3 , 0,03 mg/m3 , 0,05 mg/m3 Drei Konzentrationen von CH2O verwendet wurden. Fluoreszenz bilder in entsprechenden Konzentrationen wurden gesammelt, um die Fluoreszenz intensität-Konzentration-Beziehung kurve zu bestimmen.
Schritt 2 Daten sammlung
Eine Hoch geschwindigkeit kamera mit einem Bild verstärker und einem Bandpass filter wurde verwendet, um das Fluoreszenz bild des angeregten CH zu erfassen2 O-Moleküle.
Schritt 3 Daten Nach bearbeitung
Gemäß der kalibrierten Fluoreszenz intensität konzentration kurve werden die Graustufen daten des ursprünglichen Fluoreszenz bildes in Pseudo farb daten umgewandelt, die die Konzentration darstellen, nämlich das Konzentration verteilungs bild. Durch die Analyse der von der Hoch geschwindigkeit kamera aufgenommenen Sequenz bilder wird das Variations muster von CH2O-Konzentration über Zeit und Raum wird erhalten. Das Pseudo farbbild zeigt, dass die Konzentration im Flammenfront bereich höher und im Flammens chwanz bereich niedriger ist.
Abbildung 3 Pseudo-Farb animation der Komponenten konzentration
5. Experimentelle Schluss folgerung
Als fortschritt liche optische Diagnose technologie kann die PLIF-Mess methode Bilder von CH mit hoher Zeit und räumlicher Auflösung liefern2O-Konzentration verteilung in Verbrennungs flammen, die den Forschern hilft, den chemischen Reaktions mechanismus während des Verbrennungs prozesses zu verstehen, und experimentelle Daten unterstützung zur Verbesserung der Verbrennungs effizienz und zur Reduzierung der Schadstoffe missionen bietet.
Die planare laser induzierte PLIF-Technologie kann auch mit der PIV-Partikel-Velocimetrie technologie kombiniert werden und hat wichtige Anwendungen in den Bereichen Turbulenz forschung, Chemie ingenieur wesen, Umwelt überwachung und anderen Bereichen.
Angebracht ist die selbst entwickelte PIV-Flow-Feldmess-Software und-Hardware von Revealer
Selbst entwickelte PIV-Mess software, geeignet für 2 D2C, 2 D3C, 3 D3C, PLIF, PTV, Blasen messung und andere Anwendungs szenarien.
Autonome und kontroll ierbare PIV-Hoch geschwindigkeit kamera, ultra klare PIV-Kamera
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