激光等离子体作用于甲烷/空气射流火焰及LIBS诊断当量比的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kashiyo
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燃料与空气的混合当量比(φ=(fuel/air)measured/(fu el/air) stoichiometic)是一个很重要的参数,关系燃气点火成功、燃烧稳定、燃烧效率和污染物排放量;另外,燃气点火研究有助于获取点火成功判据,实现成功点火。本文在实验室环境下搭建了一套光学系统,一方面进行激光诱导裂解光谱(LIBS)测量当量比,另一方面利用纹影观测方法研究激光聚焦诱导等离子体点火过程。  实验建立LIBS系统,选取Hα(656.3nm)、N-triplet和0I(777nm)等谱线进行分析。其中,N-triplet包括742.3nm/744.2nm/746.8nm三根谱线。考虑射流速度、脉冲激光能量以及N-triplet谱线信号强度对标定的影响,选取了Hα(656.3nm)/NI(746.8nm)作为测量谱线对;为保证信噪比,设置光谱仪ICCD测量1μs延迟时间和2μs门宽。利用预混的甲烷/空气本生灯30cm/s射流进行标定,并将标定曲线应用于50cm/s速度射流的本生灯及Wolfhard-Parker非预混射流进行当量比分布测量,发现测量结果恰当地反映了各自的射流结构。实验还利用Z型纹影研究激光点火过程,考虑了激光多脉冲、激光能量、透镜焦长、当量比等参数(如八脉冲激光第一、二子脉冲,90m J/pulse、128mJ/pulse激光能量,透镜焦长10cm、15cm和20cm,φ=0、0.6、1.0、1.4)产生激波和火焰核随时间的演化结果,分析影响火焰核生长的机制和点火成功、猝灭的判据;并尝试采用最小点火能量和等离子体生长的理论对结果进行解释。研究发现激波实验数据与Yan等的实验和数值公式吻合很好,火焰核生长满足“1/5次方定律”。实验还初步研究了激光与本生灯预混射流火焰的作用。
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