雾化液滴参数彩虹测量技术研究

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1、ＤＳ号？＝４０３＾硕士学位论文雾化液滴参数彩虹测量技术研究研究生姓名：朱静文导师姓名：许传龙申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学级学科名称动力工程及工程热物理论文答辩日期２０１８年０６月０８日ｒ：级学科名称热能工稈举位授予日期２〇年月日答辩委员会书席邓艾东评阅人２０１８年６月６日東雨：ｋ嘹硕士学位论文雾化液滴参数彩虹测量技术研究专业名称：动力工程及工程热物理研究生姓名：朱静文导师姓名：许传龙本论文获国家自然科学基金项目（Ｎ

2、ｏ．５１３７６０４９）资助。ＲａｉｎｂｏｗＴｅｃｈｎｉｕｅｆｏｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｑＤｒｏｌｅｔｓＰａｒａｍｅｔｅｒｓｐＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＢＹＺｈｕＪｉｎｗｅｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＸｕＣｈｕａｎｌｏｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅ

3、ｒｓｉｔｙＭａ２０１８ｙ东南大学学位论文油刨ｔ声明本人声明所ａ交的学扯论文ｉｔ我个人在琴师指导下进行的研Ｊｉ工作及取得的研宄成采＊尽我所知，》了文中特期加以标注和致谢的地方外，论文中不包食其他人己经发表成撰写过的研宄成果？与我，也不包含为获得东南大学成其它教宵机构的学位或证书而使用过的材枓一网工作的阏志对本研究所做的任》贡献均己在论文中作了明确的说明丼表示了谢意？研宄生签名ｔｉ＿日期东南大学学位论女使用授权声明东南大学、中ａ科学技术信ａ研宄所、国家ａ书馆、（中ｓ学术期刊＜光金版沙电子

4、杂志杜有限公司、北京万方数据？份有限公司有权保留本人所迭交学位、万方数据电子出版社论文的复印件和电子文括■可以采用影印，缩印或其他复制手段保存论文．本人电子文档的一致内容和纸霣论文的内容相■除在保密期内的保密论文外＊允许论文被査阐和描阅，可以公布、英文揍要等部分内容．论文的公布（也括以电于倌悤形式刊论文的全部内容或中（包括以电子倍患形式利《＞授权东南大学研宂生聃办理，妍宄生签名＾日期＊．摘要摘要雾化喷雾技术广泛应用于工业生产及日常生活中，喷雾过程在许多工业应用中发挥着主导作用，包括喷

5、雾燃烧、喷雾冷却、喷雾干燥以及喷雾吸收脱除污染物等。准确测量喷雾参数可以提高生产效率，控制工业过程，因此发展高效的液滴参数测量技术具有重要的科学意义一。彩虹测量技术是基于光散射的种液滴参数测量手段，与传统测量技术相比具有实时快速，非接触，精度高等优点，本文通过理论分析、数值模拟计算和实验研究等方式对彩虹测量技术进行了研究。理论－ＭｉＤ介绍了几何光学理论、Ａｉｒｙ、Ｌｏｒｅｎｚｅ理论、ｅｂｙｅ级数分解理论以及Ｎｕｓｓｅｎｚｖｅｉｇ理论的基本原理，并利用上述理论对不同液滴参数下的散射彩虹光强进行数值模

6、拟，比较了各理论在计算精度、计算速度等方面的差异性。一对于内部折射率均的单液滴，利用Ｍｉｅ理论模拟其彩虹光强分布，并对不同参数。Ｄ下液滴的彩虹光强特性进行了分析对于内部存在折射率梯度的单液滴，利用ｅｂｙｅ级数分解理论推导出适用于多层球的Ｄｅｂｙｅ散射系数，基于此提出了单液滴参数的反演算法。针对其中较为复杂的多层球模型，以燃油液滴为例，将不同蒸发模型下计算所得的蒸发液滴内部温度分布曲线与实际测量数据进行对比：三。数值计算结果表明次多项式分布模型中温度分布曲线与实验数据更匹配，无需辅助手段测量液滴表面温度

7、；改进后的彩虹测量算法具有比较高的反演精度且避免了其他模型存在的多解问题，能够准确反演蒸发液滴内部的温度分布。对液滴群的彩虹特性研究及参数反演计算，由于Ｍｉｅ理论计算量过大，因此使用复角动量理论作为液滴群彩虹研究的基础理论，分析不同参数下液滴群的全场彩虹特性并提出了与液滴群参数计算相适应的量子粒子群优化算法：。数值计算结果表明引入复角动量理论计算液滴群的全场彩虹光强，能够显著提高运算效率，改进后的彩虹测量算法反演精度较高且抗噪能力强，能够准确反映液滴群粒径分布。搭建了彩虹测量实验系统，利用单色

8、激光照射均匀液柱、加热液柱以及雾化液滴群等对象，在后向散射区利用ＣＣＤ收集彩虹光强信号，经过滤波处理后利用前文提出的反演算法对上述对象的粒径和折射率等参数进行测量：单液滴和液滴群。实验结果表明的彩虹光强分布特性与数值模拟结果基本一致，基于改进后的彩虹测量算法能够实现液＿４滴