レーザ応用画像計測による乱流拡散火炎片の瞬時特性解析

利用激光图像测量对湍流扩散火焰碎片进行瞬时特性分析

基本信息

批准号：
09750227
负责人：
小宮山正治
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

乱流燃焼場では流速やスカラー量(温度,化学種濃度)が空間的に不均一かつ時間的に変動するため,その燃焼場の構造を理解するためには直接流速とスカラー量の2次元瞬時分布測定が要求される.本研究では,(1)まず,レーリ散乱画像流速測定法に基づく温度と流速の2次元同時測定法の検討を行った.レーリ散乱と粒子からのミー散乱は入射レーザ光と波長が同じであり,波長による区別が困難であるため,ここではレーリ散乱の代わりにレーザ誘起蛍光を用いた.非燃焼場の2流体の乱流混合場を対象とし,流体中に蛍光剤と散乱粒子を同時に混入し,レーザ誘起蛍光を用いてその蛍光強度から2枚の瞬時平面濃度分布と,ミー散乱法を用いて散乱粒子の強度分布とを瞬時同時に測定を行った.蛍光強度のむらの移動量を相互相関により算出し,流速ベクトルを求める方法と粒子の移動量から流速ベクトルを求める方法(PTV法)による実験結果を比較し,両者の速度ベクトルがおおむね対応すること,また対応しない位置での速度ベクトルも相互相関の参照マトリクスの大きさを変えることで改善される場合が多いことを示した.(2)次に,レーリ散乱画像流速測定法とレーザ誘起蛍光法を組み合わせ,OHからの誘起蛍光像と2枚のレーリ散乱強度像を瞬時同時に測定し,温度,化学種濃度及び速度ベクトルの2次元分布同時測定を可能とした.また,火炎面(OH最高濃度から求めた反応帯)に沿った歪み速度を速度ベクトルとOH濃度分布から求めた.この測定法を用いて,乱流拡散火炎内での火炎温度およびOH濃度と歪み速度の関連性を明らかにした.

在湍流燃烧场中，流速度和标量量（温度，化学物种浓度）在空间和时间上波动，因此为了了解燃烧场的结构，需要二维直接瞬时直接流速和标量量的瞬时分布。在这项研究中，（1）首先，我们研究了基于Rayri散射图像流量速度测量方法的二维同时测量温度和流速。 Rayri散射和来自颗粒的MIE散射可能是由入射激光和波长引起的。因为它是相同的，并且很难通过波长区分，因此使用激光诱导的荧光代替Rayri散射。在这种情况下，使用了非燃烧场中两种流体的湍流混合场。同时将荧光剂和散射颗粒混合在流体中，并使用激光诱导的荧光测量荧光强度，以测量两个片的瞬时平面浓度分布，并使用MIE散射方法测量散射颗粒的强度分布。使用相间测量荧光强度的不均匀荧光量。我们使用该方法比较了确定流速矢量的实验结果，以及从粒子运动量（PTV方法）确定流速矢量的方法，并表明两者的速度向量大致相对应，并且通常会通过更改不相对位置的速度矢量来改善Crossrix of Comporterix的大小。（2）接下来，我们结合了Rayri散射图像和激光诱导的荧光方法的流速度测量方法，以立即测量OH和两个Rayri散射强度图像的诱导荧光图像，从而可以同时测量温度，浓度和速度浓度，浓度和速度Velocity Vectors的二维分布。另外，根据速度矢量和OH浓度分布确定沿火焰表面（由OH最高浓度确定的反应区）的应变速度。使用这种测量方法，我们阐明了湍流扩散火焰中火焰温度与OH浓度与应变速度之间的关系。