激光诱导炽光法的仿真与实验研究

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1、分类号：TH741单位代码：10183研究生学号：2013552004密级：公开吉林大学硕士学位论文激光诱导炽光法的仿真与实验研究InvestigationonSimulationandExperimentofLaserInducedIncandescence作者姓名：江宇超专业名称：精密仪器及机械研究方向：内燃机光学诊断技术指导教师：高印寒教授培养单位：仪器科学与电气工程学院2016年6月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性

2、使巧（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在巧导教师的指导下，独立进行研究Ｔ作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何巧他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对木文的研究做出重耍贡献的个人和集体，均已在文中ｔｉｌ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：年名月Ｈ会———————————————————————————————————激光诱导炽光法的仿真与实验研究———————————————————

3、————————————————InvestigationonSimulationandExperimentofLaserInducedIncandescence作者姓名：江宇超专业名称：精密仪器及机械指导教师：高印寒教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年6月3日摘要摘要激光诱导炽光法的仿真与实验研究尽管柴油发动机的燃烧经济效益要比汽油发动机高出许多，但是柴油机的碳烟排放量要远远高于汽油机，很多国家地区已经修订排放法案来限制柴油发动机的碳烟颗粒排放。燃烧所产生的碳烟对环境的污染十分严重。首先，人体呼吸碳烟后会导致肺部问题,严重情况下可能诱发癌症，尤其是直径不足几微米的碳烟颗

4、粒不仅可以渗透到人类生活的室内区域，而且可以深度侵入人体呼吸系统。发动机排放是碳烟颗粒的重要来源,特别是在城市地区，低空排放减少了碳烟颗粒被气流转移或是消除的可能。碳烟颗粒还被认定为产生温室效应的关键来源，对环境温度变化和海平面的上升有着重要影响。不仅如此，碳烟颗粒对发动机本身也存在着影响。首先碳烟会影响燃烧设备所产生的火焰温度，同时碳烟辐射会增加燃烧室中各零部件温度，导致了仪器设备寿命衰减。因此，研究人员为了更好地理解碳烟在火焰中的形成和破坏过程从而找出控制碳烟生成的办法，需要对发动机产生的碳烟进行测量。本文首先基于能量守恒和质量守恒定律建立了激光诱导炽光法测量碳烟颗粒参数的

5、模型，对激光加热过程中碳烟颗粒的粒径和温度的变化进行仿真计算，并且讨论了不同入射激光波长和入射激光能量对碳烟颗温度和粒径变化的影响，通过仿真模拟找出适合实验的激光能量和波长。仿真模拟计算之后，搭建激光诱导炽光法实验平台，建立了一套基于激光诱导炽光法及双色法测量碳烟颗粒体积分数的系统。该系统利用高能脉冲激光瞬间加热火焰中的碳烟颗粒，利用双色法计算碳烟颗粒温度，确定炽光信号与碳烟颗粒浓度的量化关系，通过Matlab中编写的程序计算出火焰中碳烟颗粒的体积分数以及二维分布。关键词：碳烟颗粒，激光诱导炽光法，双色法，仿真模拟计算IAbstractABSTRACTInvestigation

6、onSimulationandExperimentofLaserInducedIncandescenceDieselenginesoffersignificantfueleconomyadvantagesovergasolineenginesforroadtransportation.However,thesoot-particleemissionfromDieselenginesisquitehigherthanitfromgasolineengines.Morestringentemissionlegislationsarebeingintroducedtolimitthe

7、numberofsoot-particleemissioninmanycountriesandareas.Respiratedsootcancausepulmonaryproblemsandevensometypesofcancer.Sootparticleslessthanafewµmappeartobeofprimaryimportancefortheirabilitytopenetratenotonlyintoindoorareasbuttothedepthsoftherespirat