[发明专利]一种同步测量瞬态燃油喷雾及燃烧过程的装置及方法

说明书

本发明公开了一种同步测量瞬态燃油喷雾及燃烧过程的装置及方法，包括定容燃烧弹系统、激光系统、燃油供给系统、信号同步系统和信号采集系统，通过信号采集系统的HCCD相机、ICCD相机、CCD相机，激光系统中的激光器和信号同步系统的配合工作，可以解决动力机械燃油喷雾雾化和燃烧过程难以同时测量问题，本发明采用激光米氏散射法、激光诱导荧光法和自发火焰发光法实现了对动力机械系统燃烧条件下喷雾结构和燃烧过程的联合测量，可以同时开展燃烧条件下燃油喷雾的液相长度、燃烧中间组分和燃烧火焰结构分布特性的试验研究。

技术领域

本发明属于燃油喷雾、燃烧可视化技术领域，尤其涉及一种同步测量瞬态燃油喷雾及燃烧过程的装置及方法。

背景技术

作喷雾燃烧过程是动力机械工作循环中的重要环节，直接决定着动力机械污染物的排放特性和经济性，因此，弄清动力机械的喷雾和燃烧过程对于动力机械的节能减排具有重要的影响，对国民经济的发展具有重大的支撑作用。因此，科研工作者对于动力机械装置的喷雾燃烧过程做了大量的研究。

但是在前人研究中，科研工作者把喷雾和燃烧过程都是分开来研究，这主要是因为在研究喷雾过程中，需要外来光源，而在燃烧过程研究中，如果采用外来光源，这样光源强度加上火焰自身辐射光强会非常容易损坏测试相机，为了测试设备的安全，科研工作者将喷雾和燃烧过程分别测试，这就导致了喷雾过程和燃烧过程并非一次喷油燃烧过程，测试结果准确性有待商榷。

发明内容

为了克服上述的技术难点，保证试验测试准确性，更好的研究动力机械喷雾与燃烧特性。本发明提供了一种在燃烧情况下实现对喷雾液相和燃烧过程同时测量的试验方法及装置。

本发明所采用的技术方案如下：

一种同步测量瞬态燃油喷雾及燃烧过程的装置，包括定容燃烧弹系统、激光系统、燃油供给系统、信号同步系统和信号采集系统；

所述定容燃烧弹系统包括定容燃烧弹主体，所述定容燃烧弹主体上设有视窗；

所述激光系统包括YAG-激光器、染料激光器；

所述燃油供给系统包括高压油泵、高压共轨管和喷油器，所述高压油泵配套设有电机；所述喷油器设于定容燃烧弹主体上端部；

所述信号采集系统包括相机及计算机；所述相机为HCCD相机、ICCD相机、CCD相机；所述HCCD相机、ICCD相机、CCD相机分别与信号同步器连接，计算机连接信号同步器和喷油器；

所述信号同步系统包括信号同步器；所述信号同步器连接喷油器、YAG-激光器、染料激光器、ICCD相机和HCCD相机。

进一步，所述CCD相机的镜头前设有532nm带通滤光片；

进一步，所述ICCD相机的镜头前设有OH带通滤光片；

进一步，所述ICCD相机的镜头朝向定容燃烧弹主体的一个视窗设置，HCCD相机的镜头垂直于ICCD相机的镜头朝向；所述ICCD相机与HCCD相机的正交交点上设有分光镜II，所述分光镜II分别与两相机的夹角呈45°角；

进一步，所述YAG-激光器设有2个，一个直接发出的532nm的激光，另外一个连接染料激光器，发出的激光经过染料激光器调谐后发出的283nm波长的激发光，束激光经过反光镜合束；

进一步，所述分光镜I与定容燃烧弹主体的视窗之间设有片光棱镜系统，YAG-激光器和染料激光器发出的激光合束后，通过片光棱镜系统转化为一束片光射入定容燃烧弹主体。

一种同步测量瞬态燃油喷雾及燃烧过程的方法，包括以下步骤：

步骤1，燃油供给系统工作并且在定容燃烧弹主体内喷雾和燃烧；