流场、喷雾场、流场的测试技术及进展

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1、流场、喷雾场的测试技术及进展——激光技术在柴油机喷雾场测试中的应用本文系统的概述了激光技术在喷雾场测试中的应用，介绍了激光直接摄影法．激光多普勒技术、粒子图像剥速技术、激光全息技术、激光荧光法以茂激光cT技术的原理和特点和存在的一些问题，总结了激光测试技术在喷雾研究中的应用现状。柴油机作为一种高效率动力机，柴油机自问世以来就得到了越来越广泛的应用，在人类的生活工作中发挥着极其重要的作用。近年来，能源危机和社会对环境要求的提高如何提高其经济性，动力性以及降低噪声和排放污染指标，是振兴我国内燃机行业关键所在，也是研究柴油机的主要课题。改善燃烧过程是提高上述指标的重要方面。而燃烧之前的喷雾过

2、程对燃烧好坏有着直接的影响。柴油机喷雾特性，包括贯穿度、喷雾锥角、分裂长度和雾化微滴尺寸分布及速度场、浓度场、温度场的结构对柴油机的经济性与排放有着重要的影响。柴油机喷雾的研究是柴油机燃烧研究中一个十分活跃的领域。但是柴油机喷雾属于三维瞬态密集型喷雾，喷雾过程受到多种因素的影响，雾化机理还不成熟。喷雾过程的动态测量十分的困难。光学测量是一个非常有效的手段。光学测量是无接触式测量。不干扰喷雾场，并且精度高．速度快．又很高时间和空间分辨率，所以采用激光技术研究喷雾非常合适。激光与激光器光的概念光是由一颗颗微粒组成的，以3´155km/s速度运动着的粒子流，这些微粒就是光子。同时，它又和无线

3、电波、微波、X射线一样，都是电磁波。简单地说，光既是粒子，又是波，具有波、粒双重特征：光在传播时，明显地表现出波动性；在与物质相互作用时，明显地表现出粒子性。光是大量光子集合的总和。光波通常包含可见光、红外线和此外线。光的一切特征都是由波长决定的。光波的波长范围为0.01-1000um；频率范围为3´105MHZ-30GHZ。可见光的波长范围为0.4-0.76um，红外线的波长范围为0.76-1000um，紫外线的波长范围为0.01-0.4um。红外线与紫外线都是不可见光，因为它们不能引起人的视觉。在可见范围内，还能感觉到光的不同颜色，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这些不同的颜色，是因

4、为它们的波长各不相同，不同波长的光能引起不同的视觉。因此，眼睛能辨别颜色，但当眼睛同时受到各种色光的作用时，就会产生白光的印象，所以白光是复合光。光的产生物质发光是伴随着物质的原子、电子等微光粒子无休止的运动产生的。通常情况下，电子在原子最近的轨道上运动时，原子处于最低的能量状态，即：稳定状态。当外界向原子提供能量时，原子由于吸收外界能量而引起自身能量状态发生变化，能量提高了，此时原子中的电子就会从能级低的轨道跳到某一能级高的轨道上运动。且外界提供的能量越大，电子的轨道就越高。但被激发到高能级上的原子是不稳定的，它们在高能级上只停留极短的时间(10-8~10-9S)，然后立即向低能级跃

5、迁。这个过程是在没有外界作用的情况下完全自发地进行的，称为自发跃迁。自发辐射光极为常见，普通光源发光，主要包含受激吸收与自发辐射两个过程。当外界不断地提供能量时，原子就会不断地由受激吸取到自发辐射，循环不止地进行，每循环一次，辐射一个光子，光就是这样产生的。它的特点是：由于各个原子在自发辐射时，没有统一的步调，辐射的时间有先有后，波长有长有短，传播的方向也不一致，所以通常我们见到的光，都是许多杂乱无章的光子组成的散光。如：阳光、灯光、火光都属于自发辐射光。激光的概念激光是受激辐射的光放大，是利用物质受激辐射原理和光放大过程产生出来的一种特殊光。受激辐射是指当处于高能级的原子，在外界因素

6、的诱发下，跃迁回到低能级而发光的过程。光放大是指输入一个外来光子，而输出的是两个完全相同的光子，其中一个是外来光子，另一个是被外来光子诱发出来的光子。这样一个光子诱发一个原子产生受激辐射，得到了两个完全相同的光子，这两个光子再去诱发两个原子产生受激辐射得到完全相同的四个光子…如此链锁地进行下去，完全相同的光子数目便会越来越多，即光被“放大”。激光与普通光的区别激光与自发辐射光在本质上完全一样，都是通过物质内部的粒子把外界能量转换来的。所不同的是激光是用一种特殊的光源和发光物质在激光器里产生的，它是一种特殊光，与普通光相比，有以下四个主要特点：1.方向性好。它发射出去的光，基本上是一条直

7、的平行光束2.亮度高。激光的亮度比太阳表面的亮度高几百亿倍，它是目前世界上最亮的光。3.单色性好。激光问世前，最好的单色光是氪灯发出的光，而激光比氪灯光的单色性高出几十万倍。4.相干性好。激光即便从各点发出的光，也如同从一个点发出的光一样，具有相同的频率、相位和振动方向。激光器激光器是利用物质受激辐射放大电磁波的原理产生激光的装置。它由工作物质，谐振腔和激励源三部分组成。1.工作物质。又称为激光物质，它与普通发光物质的区别就在于具有亚稳态能级。