流場、噴霧場、流場的測試技術(shù)及進展

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1、流場、噴霧場的測試技術(shù)及進展——激光技術(shù)在柴油機噴霧場測試中的應(yīng)用本文系統(tǒng)的概述了激光技術(shù)在噴霧場測試中的應(yīng)用，介紹了激光直接攝影法．激光多普勒技術(shù)、粒子圖像剝速技術(shù)、激光全息技術(shù)、激光熒光法以茂激光cT技術(shù)的原理和特點和存在的一些問題，總結(jié)了激光測試技術(shù)在噴霧研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀。柴油機作為一種高效率動力機，柴油機自問世以來就得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在人類的生活工作中發(fā)揮著極其重要的作用。近年來，能源危機和社會對環(huán)境要求的提高如何提高其經(jīng)濟性，動力性以及降低噪聲和排放污染指標(biāo)，是振興我國內(nèi)燃機行業(yè)關(guān)鍵所在，也是研究柴油機的主要課題。改善燃燒過程是提高上述指標(biāo)的重要方面。而燃燒之前的噴霧過

2、程對燃燒好壞有著直接的影響。柴油機噴霧特性，包括貫穿度、噴霧錐角、分裂長度和霧化微滴尺寸分布及速度場、濃度場、溫度場的結(jié)構(gòu)對柴油機的經(jīng)濟性與排放有著重要的影響。柴油機噴霧的研究是柴油機燃燒研究中一個十分活躍的領(lǐng)域。但是柴油機噴霧屬于三維瞬態(tài)密集型噴霧，噴霧過程受到多種因素的影響，霧化機理還不成熟。噴霧過程的動態(tài)測量十分的困難。光學(xué)測量是一個非常有效的手段。光學(xué)測量是無接觸式測量。不干擾噴霧場，并且精度高．速度快．又很高時間和空間分辨率，所以采用激光技術(shù)研究噴霧非常合適。激光與激光器光的概念光是由一顆顆微粒組成的，以3′155km/s速度運動著的粒子流，這些微粒就是光子。同時，它又和無線

3、電波、微波、X射線一樣，都是電磁波。簡單地說，光既是粒子，又是波，具有波、粒雙重特征：光在傳播時，明顯地表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)相互作用時，明顯地表現(xiàn)出粒子性。光是大量光子集合的總和。光波通常包含可見光、紅外線和此外線。光的一切特征都是由波長決定的。光波的波長范圍為0.01-1000um；頻率范圍為3′105MHZ-30GHZ?？梢姽獾牟ㄩL范圍為0.4-0.76um，紅外線的波長范圍為0.76-1000um，紫外線的波長范圍為0.01-0.4um。紅外線與紫外線都是不可見光，因為它們不能引起人的視覺。在可見范圍內(nèi)，還能感覺到光的不同顏色，如紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，這些不同的顏色，是因

4、為它們的波長各不相同，不同波長的光能引起不同的視覺。因此，眼睛能辨別顏色，但當(dāng)眼睛同時受到各種色光的作用時，就會產(chǎn)生白光的印象，所以白光是復(fù)合光。光的產(chǎn)生物質(zhì)發(fā)光是伴隨著物質(zhì)的原子、電子等微光粒子無休止的運動產(chǎn)生的。通常情況下，電子在原子最近的軌道上運動時，原子處于最低的能量狀態(tài)，即：穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)外界向原子提供能量時，原子由于吸收外界能量而引起自身能量狀態(tài)發(fā)生變化，能量提高了，此時原子中的電子就會從能級低的軌道跳到某一能級高的軌道上運動。且外界提供的能量越大，電子的軌道就越高。但被激發(fā)到高能級上的原子是不穩(wěn)定的，它們在高能級上只停留極短的時間(10-8~10-9S)，然后立即向低能級躍

5、遷。這個過程是在沒有外界作用的情況下完全自發(fā)地進行的，稱為自發(fā)躍遷。自發(fā)輻射光極為常見，普通光源發(fā)光，主要包含受激吸收與自發(fā)輻射兩個過程。當(dāng)外界不斷地提供能量時，原子就會不斷地由受激吸取到自發(fā)輻射，循環(huán)不止地進行，每循環(huán)一次，輻射一個光子，光就是這樣產(chǎn)生的。它的特點是：由于各個原子在自發(fā)輻射時，沒有統(tǒng)一的步調(diào)，輻射的時間有先有后，波長有長有短，傳播的方向也不一致，所以通常我們見到的光，都是許多雜亂無章的光子組成的散光。如：陽光、燈光、火光都屬于自發(fā)輻射光。激光的概念激光是受激輻射的光放大，是利用物質(zhì)受激輻射原理和光放大過程產(chǎn)生出來的一種特殊光。受激輻射是指當(dāng)處于高能級的原子，在外界因素

6、的誘發(fā)下，躍遷回到低能級而發(fā)光的過程。光放大是指輸入一個外來光子，而輸出的是兩個完全相同的光子，其中一個是外來光子，另一個是被外來光子誘發(fā)出來的光子。這樣一個光子誘發(fā)一個原子產(chǎn)生受激輻射，得到了兩個完全相同的光子，這兩個光子再去誘發(fā)兩個原子產(chǎn)生受激輻射得到完全相同的四個光子…如此鏈鎖地進行下去，完全相同的光子數(shù)目便會越來越多，即光被“放大”。激光與普通光的區(qū)別激光與自發(fā)輻射光在本質(zhì)上完全一樣，都是通過物質(zhì)內(nèi)部的粒子把外界能量轉(zhuǎn)換來的。所不同的是激光是用一種特殊的光源和發(fā)光物質(zhì)在激光器里產(chǎn)生的，它是一種特殊光，與普通光相比，有以下四個主要特點：1.方向性好。它發(fā)射出去的光，基本上是一條直

7、的平行光束2.亮度高。激光的亮度比太陽表面的亮度高幾百億倍，它是目前世界上最亮的光。3.單色性好。激光問世前，最好的單色光是氪燈發(fā)出的光，而激光比氪燈光的單色性高出幾十萬倍。4.相干性好。激光即便從各點發(fā)出的光，也如同從一個點發(fā)出的光一樣，具有相同的頻率、相位和振動方向。激光器激光器是利用物質(zhì)受激輻射放大電磁波的原理產(chǎn)生激光的裝置。它由工作物質(zhì)，諧振腔和激勵源三部分組成。1.工作物質(zhì)。又稱為激光物質(zhì)，它與普通發(fā)光物質(zhì)的區(qū)別就在于具有亞穩(wěn)態(tài)能級。