微尺度碳粒的激光诱导辐射非傅里叶现象分析.pdf

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1、第41卷第4期中国激光Vo1．41，No．42014年4月CHINESEJOURNALOFLASERSApril，2014微尺度碳粒的激光诱导辐射非傅里叶现象分析陈玲红左磊吴建G~rardGrehan岑可法／浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州310027、＼UMR6614／CORIA。CNRS／Universit6etINSAdeRouen，SaintEtienneduRouvray，France76800／摘要采用热松弛时间表征微纳米含碳粒子受热瞬间热扰动和热响应存在的时间迟滞，同时结合K数判断受热粒子所处的流动区域修正空气导

2、热系数，建立亚微米碳粒的单相延迟双瞌型瞬态激光诱导辐射传热传质模型，分析碳粒子经高能脉冲激光照射前后其温度与激光诱导辐射光谱强度的时域变化特征。重点讨论了热松弛时间与激光能量等参数对不同粒径尺度的碳粒激光诱导辐射光谱信号的影响。结果表明，热松弛时间值越大，人射激光能量越高，粒径越小，受热颗粒的激光诱导辐射光谱信号振荡幅度越强，非傅里叶效应越显著，这为采用激光诱导辐射技术进行高温环境亚微米量级含碳微粒的定量测量研究提供理论依据。关键词激光技术；激光诱导辐射；微尺度；碳粒热松弛时间；非傅里叶效应中图分类号TK01+2文献标识码Adoi：10．

3、3788／CJL2Ol441．0408005AnalysisofNon-FourierEffectDuringLaser-InducedRadiationofMicroScaleCarbonParticulatesChenLinghongZuoLeiWuJianGr&hanG6rard。CenKefa／StateKeyLaboratoryofCleanEnergyUtilization，ejiangUniversity，Hangzhou，ejiang310027，China、＼UMR6614／CORIA，CNRS／Universit~et

4、INSAdeRouen，SaintEtienneduRouvray，France76800／AbstractAnumerica1modeloftime-resolved1aser—inducedradiationmode1ofmicro—scalecarbonparticulatesbasedonnon—Fourierheatdiffusionisdeveloped，throughadaptingthermalrelaxationtimetopresenttimelagbetweenthermaldisturbanceandrespons

5、einsideparticles，aswellascorrectingairconductivitycoefficientviaKnumbertojudgefluxregionofheatedparticles．Theoreticaltemperatureandradiationsignalprofilesofheatedcarbonparticulatearepresented，inordertodiscusstheeffectofradiationsignalsofmicro—scaleparticlesondifferentther

6、malrelaxationsand1aserfluences．Theresultsshownon—Fourierphenomenonbecomesobviousinradiationsignals，inthecaseofhighthermalrelaxation，highlaserfluence，andsmallparticles．Thediscussionofthenumericalresultsprovidesguidanceforlaser·inducedradiationtechniquemeasuringtheconcentra

7、tionandsizeofmicro-scalecarbonparticulatesinhightemperatureenvironment．Keywordslasertechnique；laser-inducedradiation；microscale；carbonparticulate；thermalrelaxationtime；non—FouriereffectOCIScodes000．6850：120．6810：350．5340l引言激光诱导白炽光辐射传递模型，有助于准确地定量近年来，激光技术应用于大气PM2．5的测分析受热颗粒浓

8、度和粒径]。Eckbreth：和量，激光诱导辐射白炽光(LID技术被广泛用于Meltonn通过分析高能脉冲激光照射时碳黑颗粒的受热过程以及激光脉冲结束后受热粒子冷却过程气体、重油、煤粉等燃烧过