[发明专利]一种同时测量柴油喷雾结构及燃烧特性的装置及方法

摘要

本发明属于柴油喷雾、燃烧可视化研究领域，公开一种基于激光诊断技术的同时测量柴油喷雾结构及燃烧特性的测量装置及方法。以往无论是针对柴油的喷雾特性还是燃烧特性的试验研究这两者都不能够同时进行。本发明利用激光的米氏散射技术及激光诱导荧光技术（OH‑PLIF）实现对柴油燃烧时的喷雾结构和燃烧特性的同时测量研究。相应装置包括：激光系统、定容燃烧弹系统、燃油供给系统、信号同步系统、信号采集系统。该试验装置可以同时开展燃烧情况下柴油喷雾的液相长度及OH‑PLIF的分布的试验研究，同时能够标示出柴油燃烧OH‑PLIF分布图中液相区域，解决液相信号对激光诱导荧光信号的干扰问题。

主权项

1.一种同时测量柴油喷雾结构及燃烧特性的装置，其特征在于，该装置包括激光系统、定容燃烧弹系统、燃油供给系统、信号同步系统、信号采集系统；信号采集系统的计算机通过信号同步系统与激光系统、燃油供给系统、信号采集系统相连，并控制激光系统、燃油供给系统、信号采集系统；其中：所述激光系统中包括片光棱镜系统(3)、二向色低通分光镜(4)、反射镜Ⅰ(5)、染料激光器(10)、反光镜Ⅱ(11)、二向色高通分光镜I(12)、泵浦激光器(13)；所述定容燃烧弹系统包括定容燃烧弹主体(24)；所述燃油供给系统包括高压共轨管(1)、高压油管(2)、高压油泵(7)、电机(8)、喷油器(25)；燃油供给系统通过电机(8)驱动高压油泵(7)并经高压共轨管(1)为喷油器(25)提供高的喷射压力；所述信号同步系统为BNC信号同步器(17)；所述信号采集系统包括二向色高通分光镜II(23)，OH带通滤光片(19)、355nm带通滤光片(22)、ICCD相机Ⅰ(18)、ICCD相机Ⅱ(21)、及计算机(14)；其中，计算机通过BNC信号同步器与ICCD相机Ⅰ(18)、ICCD相机Ⅱ(21)、染料激光器(10)、泵浦激光器(13)、高压共轨管(1)、高压油泵(7)电性连接；并控制各个系统之间的信号同步与延迟；所述定容燃烧弹主体(24)的上端安装有喷油器(25)，所述喷油器(25)通过高压油管(2)与高压共轨管(1)连接，所述高压共轨管(1)与高压油泵(7)连接，高压油泵(7)与电机(8)连接；在所述定容燃烧弹主体(24)的视窗A外放置片光棱镜系统(3)，片光棱镜系统(3)的另一侧依次设有染料激光器(10)，泵浦激光器(13)，其中，片光棱镜系统(3)和染料激光器(10)之间设有二向色低通分光镜(4)，染料激光器(10)和泵浦激光器(13)之间设有二向色高通分光镜I(12)，同时保证由泵浦激光器(13)发出的激光直接照射在二向色高通分光镜(12)上；二向色低通分光镜(4)和二向色高通分光镜I(12)的上端均向染料激光器(10)倾斜；二向色高通分光镜I(12)的正上方设有反光镜Ⅱ(11)且两者平行，二向色低通分光镜(4)的正上方设有反射镜Ⅰ(5)且两者平行；同时保证由二向色高通分光镜I(12)引出的激光先后通过反光镜Ⅱ(11)和反射镜Ⅰ(5)发射到分光镜(4)上并保证与染料激光器(10)发出的激光器发出的激光合束；合束后的激光通过片光棱镜系统(3)转化为一束片光射入定容燃烧弹主体(24)内并垂直照射在燃油喷雾及火焰上；定容燃烧弹主体(24)还设有视窗B，所述视窗B与视窗A垂直布置，在定容燃烧弹主体(24)的视窗B外依次放置二向色高通分光镜II(23)，ICCD相机Ⅱ(21)，所述视窗B、二向色高通分光镜II(23)、ICCD相机Ⅱ(21)在一条直线上；二向色高通分光镜II(23)的另一侧设有ICCD相机Ⅰ(18)；二向色高通分光镜(23)布置在两相机正交交点上并与两个ICCD相机同时呈45°角；其中，二向色高通分光镜II(23)、ICCD相机Ⅱ(21)之间设有355nm带通滤光片(22)，二向色高通分光镜II(23)和ICCD相机Ⅰ(18)之间设有OH带通滤光片(19)；二向色高通分光镜II(23)镀膜一侧面向定容燃烧弹主体(24)和ICCD相机Ⅰ(18)倾斜设置；由定容弹内发出的光线通过二向色高通分光镜II(23)分别引入到两个ICCD相机前，并由两个ICCD相机拍摄，两个相机通过信号同步器(17)与计算机相连，并由计算机(14)控制。