基于oh自由基发射光谱测量火焰温度技术的研究

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1、工程硕士学位论文基于OH自由基发射光谱测量火焰温度技术的研究OHRADICALEMISSIONSPECTROSCOPYTOMEASURETHEFLAMETEMPERATURETECHNOLOGY-BASEDRESEARCH陈龙哈尔滨工业大学2013年3月国内图书分类号：O53学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于OH自由基发射光谱测量火焰温度技术的研究硕士研究生：陈龙导师：侯珍秀教授申请学位：工程硕士学科、专业：机械工程所在单位：首都航天机械公司答辩日期：2013年

2、3月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O53U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringOHRADICALEMISSIONSPECTROSCOPYTOMEASURETHEFLAMETEMPERATURETECHNOLOGY-BASEDRESEARCHCandidate:ChenLongSupervisor:Prof.HouZhenxiuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEnginee

3、ringSpeciality:MechanicalEngineeringAffiliation:CapitalAerospaceMachineryCompanyDateofDefence:March，2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteoftechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着航空航天技术的发展和深入，液氢液氧等新型燃料燃烧产生的火焰达到数千度甚至上万度。在超高温环境下，传统的温度测量技术将不再适用，在上世纪六七十年代

4、，以NASA为首的科研机构提出了分子发射光谱技术，测量的光谱代表了发光物质本身的特性，是研究高温、燃烧及其它化学过程的最直接、最有效的方法之一。但因分子发射光谱的理论计算复杂，分析困难，目前只有欧美科学家了解掌握相关的理论计算方法，并编制出NEQAIR、LIFBase等软件。目前对国内而言，分子发射光谱测温技术还处于刚刚起步甚至空白的状态。本文首先基于OH自由基的能级结构特性，推导出OH自由基电子带系能级间的十二支跃迁，由此获取了OH自由基的亨尔-伦敦因子、电偶极矩多项式，最终计算出能级间的跃迁波数

5、、布居数分布和跃迁几率等几个OH自由基发射光谱的关键参数，由此计算得到了OH自由基在各自由度（振动、转动）温度条件下的发射光谱数据，并结合谱线的线型得出了谱线的强度分布及其规律，由此建立了OH自由基光谱强度计算方法。建立了由光谱制造装置、光谱采集装置及光谱分析装置三部分组成的气/液燃料燃烧发射光谱实验系统，并根据OH自由基理论光谱强度及本实验系统特性自行编制《自由基数据分析软件》，此软件具有将光谱数据和理论光谱数据对比、分析的功能。利用燃烧发射光谱实验装置，对乙炔和酒精进行了燃烧过程中产生OH自由基

6、电子带系光谱的测试实验，将实验光谱数据与理论光谱数据库进行对比分析，确定乙炔、酒精的燃烧温度，取得预期成果。实验证明本文推导、计算的各参数是正确的，实验系统获得的光谱数据是可靠的。关键词：OH自由基；发射光谱；温度测量-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofaerospacetechnologyandin-depth,liquidhydrogenandliquidoxygenandothernewfuelcombustionflamesreacht

7、housandsofdegreesorevenTenthousanddegrees.Intheultra-high-temperatureenvironment,thetraditionaltemperaturemeasurementtechnologywillnolongerapplyinthesixtiesandseventiesofthelastcentury,reseachinstitutionsledtoNASAmolecularemissionspectrometrytechnology

8、,measuredspectrarepresentthecharacteristicsofthelight-emittingmaterialitself,isthestudyofoneofthemostdirectandeffectivemethodofhigh-temperaturecombustionandotherchemicalprocesses.Butthemolecularemissionspectrumofcomputationalcomplexityt