一种基于TDLAS的高分辨率二维温度场重建算法及数值仿真.pdf

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1、第28卷第3期实验流体力学Vo1．28，No．32O14年06月JournalofExperimentsinFluidMechanicsJun．，2014文章编号：1672—9897(2014)03—0063—09doi：10．11729／sy1tlx2O130O59一种基于TDLAS的高分辨率二维温度场重建算法及数值仿真李金义，朱可柯，杜振辉，周涛。，姚宏宝(1．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072；2．天津津航技术物理研究所，天津300308)摘要：发展了一种基于FDLAS正交光路的二

2、维燃烧场温度重建算法，为了评价该重建方法，数值仿真了2N(N≥3)条视线(Light—of—sight，LOS)测量路径呈N×N均匀排布时对两种不同的温度场的二维重建结果，并定义了最大偏差和平均偏差两个物理量来描述N值对重建结果的影响。结果表明，对于对称的单峰非均匀温度场，重建的温度场最大偏差在50K(2．5)以内，最大偏差随N的奇偶而波动，其总体趋势随N增大而减小；平均偏差随着N的增大而减小，N≥9时最大偏差和平均偏差的改善均已不明显；对于双峰温度场，用该方法二维重建的结果最大偏差超过350K(15．2)，平

3、均偏差大于0．03，并出现严重失真，此时可通过额外布置斜穿待测场的测量路径来改善测量结果。研究结果对实际的二维测量系统的搭建和应用有指导意义。关键词：二维温度场重建；调谐激光吸收光谱；正交光路；数值仿真中图分类号：O433．5；TH811．2文献标识码：AAhigh—resolutionalgorithmfor2DtemperaturereconstructionusingTDLASandnumericalsimulationLiJinyi，ZhuKeke，DuZhenhui，ZhouTao，YaoHongba

4、o。(1．StateKeyLabofPrecisionMeasuringTechnologyandInstruments，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．TianjinJinhangInstituteofTechnicalPhysics，Tianjin300308，China)Abstract：Wedevelopatunablediodelaserabsorptiontomographyalgorithmfortwo—dimen—sienal(2D)tempera

5、turereconstructionbasedonorthogona1opticalpaths．Inordertoevaluatethereconstructionmethod，weanalyzedthe2Dreconstructionresultsoftwodifferenttempera—turephantomsbymeansofnumericalsimulationofN×Nuniformgridarrangementconsistingof2N(N≥3)lightofsight(IOS)measurem

6、entpath．Themaximumdeviationandthemeandevi—ationweredefinedtodescribetheeffectofthevalueofNonthereconstructionresults．There—sultsshowthatforthesinglesymmetricalpeaknon—uniformtemperaturephantom，themaxi—mumdeviationofthereconstructiontemperatureislessthan50K(2

7、．5)，themaximumdevia—tionfluctuateswithNparityandtheoveral1trendisdecreasewithNincreasing．Themeandevia—tionisreducedasNincreases。whichmeansthereconstructionisbetterwithNincreasing．ButwhenN≥9，theimprovementsarenotdistinctanymore．Forthebimoda1temperaturephantom

8、，themaximumdeviationsoftheresultsusingthis2Dreconstructionmethodaremorethan350K(15．2)andthemeandeviationsaregreaterthan0．03．What’sworse，thereisaseriousdistor—tion．However，thereconstructionresult