一、Luminous Flame Temperature Distribution Measurement Using the Emission Method（论文文献综述）
陶成飞[1]（2021）在《旋流预混燃烧热声不稳定的动态特性与控制研究》文中提出预混燃烧技术由于在降低燃烧过程中氮氧化物（NOx）排放方面的良好性能,在燃气轮机等工业燃烧领域得到了广泛的应用。但是预混燃烧技术在实现清洁燃烧的同时,很容易受到燃烧不稳定（也就是热声不稳定）的困扰。随着工业界对清洁、高效、耐用、可靠的燃气轮机的不断需求,燃烧热声不稳定已经成为阻碍先进燃气轮机燃烧室研发的关键。燃烧不稳定是由不稳定燃烧器内的声波和火焰热释放耦合引起的,火焰与声波的相互作用将在燃烧室内形成非定常的流动振荡,热声不稳定的振幅如果持续增大,将损坏燃烧室的结构或影响燃烧器的正常运行。燃烧不稳定与声学振荡、流体流动/混合振荡和火焰热释放速率振荡等因素有关。交叉学科和非线性的特点,使得燃烧不稳定的分析和控制具有非常大的挑战。与此同时,在预混燃烧室中,燃烧不稳定和NOx排放总是紧密相关的,有时降低了NOx排放,燃烧不稳定出现的概率却会增加。因此如何实现燃烧不稳定与NOx的同步控制是非常重要的。截至目前,在热声振荡条件下,火焰—流动—声学的耦合机理还没有完全研究透彻,相应的热声振荡预测模型也主要停留在实验室阶段。热声振荡的非线性动态特性及其主动或被动控制的研究,是制约高性能燃烧系统尤其是重型燃气轮机燃烧室研发的关键。为了探究预混旋流火焰热声振荡下的特点,并开展相应的主动或被动控制研究,本文搭建了实验室尺度的甲烷旋流预混燃烧试验台,该试验台能够很好的用于燃烧热声振荡的理论和实验研究。本文还设计了各种类型的热声振荡横向射流控制结构,用来研究横向射流参数对热声振荡和NOx排放的控制效果。为了优化横向射流控制的效果,本文还创新性的提出了使用富氧介质和过热蒸汽射流,得从而到了更好的热声振荡抑制效果和更低的污染物排放浓度。为了优化热声振荡的实时主动控制系统,本论文还通过一维数值模拟的方法研究了不同控制策略下热声振荡主动控制器和执行器的响应特点。首先,研究了热声不稳定条件下预混火焰宏观结构和NOx排放的特点。主要研究了甲烷火焰的两个变量影响:燃料流量和当量比。研究结果表明,火焰的当量比逐渐从0.5增大到1.0后,火焰的宏观组织结构发生了变化,火焰前锋的长度先降低后升高,火焰根部的平均长度也逐渐降低。随着燃烧器的热功率和当量比的增加,火焰平均长度增加。预混燃烧热声不稳定的变化图表明了燃烧室内存在热声振荡的模态迁移。在热声不稳定条件下,火焰前锋或火焰根部的温度和速度场严重影响了NOx的排放浓度。研究还发现,沿着燃烧器的径向方向,火焰内循环区和外循环区的峰值温度均发生变化。其次,研究了横向射流参数变化对燃烧热声不稳定的影响。横流射流法简单易行,能同时改变火焰的化学反应过程和燃烧室的流场,从而影响燃烧反应物的混合和涡脱落过程。本文研究了横向射流的流量、射流高度、射流方向、射流介质和射流温度等因素对热声振荡的影响。通过合理的横向射流参数设置,热声振荡的抑制比能够达到90%以上,氮氧化物的抑制比能够达到50%以上。同时还发现,相对分子质量大的二氧化碳气体横向射流控制效果要比氮气、氩气和氦气好。此外,实验过程中还发现了非稳态火焰的模态切换。横向射流能够改变火焰结构,火焰总长度随着射流流量的增加而减小,火焰前锋或火焰根部的长度也随着射流流量的增加而减小。再次,研究了富氧介质和过热蒸汽横向射流的协同控制效果,实现了燃烧热声振荡和NOx排放的协同控制。富氧和过热蒸汽横向射流能够改变燃烧室的温度场,降低NOx排放浓度,在富氧介质和过热蒸汽横向射流下,预混火焰的声波和火焰热释放速率都出现了模态迁移,但两者模态迁移的临界转折点不同。在高流速的横向射流作用下,预混火焰将会变得分散、平坦。研究还发现富氧横向射流对燃烧不稳定的抑制效果与富氧介质的氧浓度有关,但富氧横向射流控制燃烧热声不稳定的具体物理—化学机制仍需进一步研究。然后,研究了混火焰在声场激振条件下的非线性响应。实验研究了非预混火焰在声学激励下的动态响应,通过非线性时间序列分析方法对实验数据进行了分析,得到了几种不同的火焰—声学共振模态。研究发现火焰—声学耦合共振只在一定的激振频率下出现,非预混燃烧器的燃烧室和进气段的声学共振特性不同,分别表现为准周期振荡和极限环振荡。火焰—声学耦合共振会导致燃烧器的振荡频率和振幅发生模态迁移,燃烧器入口长度和风量变化时,观察到了火焰热释放速率的间歇性抖动,燃烧器入口长度越长,振动越剧烈。最后,研究了不同的主动控制策略下热声振荡的主动控制效果。通过建立火焰和声场的热声耦合一维模型,对比了不同主动控制策略对热声极限环振荡状态和瞬态变化过程的抑制特点,还比较了主动控制过程中的热声振荡信号的衰减时间。最后为了评估主动控制的效果,研究了四种控制策略下,主动控制器的执行器电压幅值变化特点。
刘煜东[2]（2020）在《光场层析成像火焰三维温度场测量方法与系统研究》文中研究说明燃烧广泛存在于能源动力、航空航天、冶金和化工等领域。准确可靠的火焰温度监测有利于提高燃烧效率、降低污染排放、保证生产安全。同时,火焰三维温度分布的准确测量既是燃烧过程机理研究的基础,也是燃烧装置设计的重要依据。基于火焰辐射光场成像的火焰温度场测量方法具有非侵入、响应时间短、系统简单、不需要信号发射装置等优点,获得了广泛关注。本文主要开展了基于光场层析成像的火焰三维温度场测量方法研究,为开发可靠的火焰三维温度场测量仪器提供了理论和技术基础。首先,介绍了火焰辐射的光场成像基本过程,发展了火焰辐射逆向光线追迹模型。结合火焰的辐射传输特性,提出了光场采样方向和位置特性的定量评价指标。分析了探测器像素、微透镜位置以及光场成像系统光学参数对光场采样特性的影响。在此基础上,提出了火焰辐射光场采样的优化方案,采集了轴对称和非轴对称火焰的辐射信息,并利用光场体重建方法重建了火焰温度分布。结果表明优化后的火焰辐射角度采样增大了23倍,非轴对称火焰的重建误差小于3%。针对光场体重建温度场空间分辨率低的问题,将光场重聚焦成像和光学分层成像技术相结合,开展了光场层析成像三维重建方法的研究。着重研究了光学分层重建断层辐射强度重建精度低的问题,分析了火焰发射率对温度重建精度的影响,进而提出了改进的光场层析成像温度场测量方法（Light Field Sectioning Pyrometry,LFSP）。发展了光场重聚焦图像的点扩散函数模型,据此分析了光场相机光学参数与深度分辨率和横向分辨率之间的关系,进而实现了对LFSP重建空间分辨率的定量评价与相机的参数优化。结果表明LFSP重建的横向分辨率和深度分别可以达到100μm和10mm,显着高于传统的光场体重建方法。在相机参数优化的基础上,设计并研制了光学参数可灵活调整的笼式光场相机,并对相机的装配精度、成像的渐晕与畸变、传感器的噪声与线性度等方面进行了分析与评估。开发了基于笼式光场相机的信息处理软件,具有相机拍摄参数控制、光场原始图像采集与解码、光场成像结果展示与存储等功能。在此基础上,对测量系统进行了参数标定与性能评估。结果表明:笼式光场相机的装配精度、成像特性及图像传感器性能均满足实验需求;LFSP测量系统的温度标定误差小于3%。为了验证LFSP的可行性,对乙烯扩散火焰和高温多相流进行了实验研究。对于乙烯扩散火焰实验,主要重建了层流、湍流、双峰等不同结构和流动特性下火焰的三维温度场,并与热电偶测量结果进行了比较与分析。结果表明:LFSP的测量结果与热电偶测温结果相吻合,具有较好的温度测量准确性;同时,LFSP具有较高的空间分辨率以及时间分辨率。对于高温多相流实验,根据对象特性改进了温度测量算法,将LFSP与粒子追踪测速技术相结合,同时测量了高温飞行颗粒的温度、速度参数,并与理论模型和实验现象进行了比较与分析。结果表明:飞行颗粒的温度变化趋势与理论模型一致,大量颗粒温度高于铁及氧化亚铁的熔点,这与形态观察中发现大量颗粒出现熔化的现象相一致。总的来说,实验结果证明了LFSP测量技术的可行性,具有广泛的应用前景。
冀鹏[3]（2020）在《汽油罐区泄漏事故动态模拟》文中研究表明近年来由化工储罐泄漏引发火灾事故频发,因罐区内危险化学品存储量较大且较为集中,加之环境和地理条件复杂,发生事故后难以预估事故的发展,往往会造成严重的人员伤亡和经济损失。因此建立完整的储罐泄漏动态模型对评估事故发展的后果,完善应急响应培训机制,指导救援决策,具有重要的理论和实际意义。本文进行了大量的文献调研后,对国内外危险化学品泄漏、池火燃烧研究现状进行了阐述,并提出了研究的主要内容和技术路线。重点分析了罐区泄漏事故的全部过程以及对应的环境影响因素,并在此基础上建立了包含泄漏、蒸发、扩散、燃烧、传热、相平衡、灾害的数学模型,其中针对热辐射的计算耦合了离散发射法,使热辐射计算更加精确。分析了多种动态模型求解思路的优劣,综合考虑选择序贯模块法和显示欧拉法结合双层法作为模型的求解方法。针对模拟区域使用有限元的思想进行网格划分,使用Microsoft Visual Studio编写对应的计算模型,结合三维场景建模对结果进行可视化,并在此基础上编写了应急响应的培训系统,拥有评分记录等功能,可以用于人员的应急培训。最后,使用编撰好的动态模型分别进行了液体、气体扩散的计算,并考察了在不同孔径、不同风速、拥有障碍物情况下对气体扩散的影响,然后针对池火灾燃烧过程和热辐射计算进行了模拟,可以用于指导应急预案的编写和进行相应的环境评估。
杨介印[4]（2020）在《固体推进剂燃烧过程动态温度场多点分布测试研究》文中进行了进一步梳理本文以固体推进剂试样在密闭燃烧室的燃烧温度场分布为研究对象,基于推进剂燃烧机理中燃烧波结构的温度分布一维导热模型,运用多靶线燃速测试的设计思想,提出了热电偶在时域和空间域上的分布测温方法,建立了固体推进剂多功能燃烧诊断测试系统,在规范的实验流程前提下,完成了对推进剂试样的燃烧测试试验,并分析测试数据。主要内容包括:1.介绍了固体推进剂常见的类型和相关基础理论,深入研究了双基推进剂点火燃烧机理与燃烧时的稳燃模型。引入了燃烧温度场的相关概念,分析了热电偶测温法、结合彩色CCD相机的比色测温法、红外辐射测温法等工业常用测温方法的原理与适用局限性。2.根据推进剂燃烧波温度分布的一维导热模型,运用多靶线燃速测试法的思想,结合推进剂试样在燃烧室内燃烧的特点,在时域与空间域上,建立了对测试推进剂燃烧温度分布的热电偶空间分布测试模型,并分析了相关理论,考虑了热电偶温度采集过程中由于时滞性带来的误差影响。3.在多靶线燃速测试系统基础上,搭建了固体推进剂多功能燃烧诊断测试系统,提供对推进剂试样燃烧温度分布测试的实验环境和条件,并且集合了对推进剂其他形式的研究测试方法:利用带有可视窗口的燃烧室可观测燃烧火焰、集气系统可分段收集燃烧气体等。根据燃烧测试中关系到的参数设置、点火与状态检测、压强动态恒定控制及数据采集与处理等要求,设计了专用的数据采集卡及相应驱动程序,编写了具备实验配置设置、测试控制、数据采集、数据处理及数据管理等的多功能测试系统的上位机软件。4.在搭建的测试系统下,遵循规范的实验流程,分别在两种模式下进行了推进剂试样燃烧试验,同时也借助了高速相机观测了推进剂燃烧火焰。验证了诊断系统扩展模块对推进剂燃烧温度分布测试的可行性,结合部分试验数据,重点分析了时域与空间域下,推进剂试样在燃烧室内的燃烧温度场分布,说明了推进剂燃烧温度分布对推进剂燃烧性能的影响,为进一步研究推进剂燃烧机理及燃烧性能提供重要实验参考价值。
黄兴[5]（2019）在《基于主被动光学探测的发光火焰多物理量场重建》文中研究指明燃烧火焰普遍存在于日常生活和工业生产应用中,如燃气轮机、发动机燃烧室、电站锅炉等。而火焰的温度分布与燃烧反应的进行过程密切相关,直接体现了燃烧的状态。为了更加深刻地理解燃烧机理,优化燃烧过程并减少污染物的产生,需要研究可有效测量火焰空间温度分布的燃烧诊断技术。然而由于硬件设备及相应重建算法的限制,以及多物理量场同时测量时相互耦合导致的严重病态性问题,准确的火焰温度测量技术仍然是一项亟待解决的难题。基于火焰自身辐射光场成像的被动式探测技术是一项很有前景的测温手段。因此本文将该技术引入到火焰空间温度分布测量中。针对发光火焰温度与光学参数空间分布重建问题,本文首先建立了火焰内辐射传输与光场成像模型,在此基础上,先后研究了基于被动光场探测的火焰温度重建模型以及温度与光学参数同时反演模型,最后将主动式层析探测技术与光场探测技术相结合,构造了温度与吸收系数协同重建模型,并开展了基于被动火焰光场探测的多物理量场测量试验研究对所提模型进行验证。主要开展的工作有:首先阐明了光场相机成像的原理与特点,建立了计算光场相机内辐射线坐标与空间方向的追踪方法;考虑到火焰类型的不同,分别利用视在光线法和广义源项多流法来求解纯吸收火焰和吸收散射性火焰的辐射强度;将火焰辐射传输模型与光场成像模型相结合,构造了适用于发光火焰的辐射光场成像模型,通过正向模拟获得了两种火焰的辐射光场图像。在火焰辐射光场模型基础上,在光学参数已知时单独对温度分布进行重建。分别建立了基于最小二乘QR分解算法、代数重建算法和Landweber算法的火焰温度分布重建模型。模拟结果表明重建模型是准确可靠的,且Landweber算法具有最高的计算效率。分析了光学参数大小及散射相函数对于温度分布重建的影响,结果表明光学参数增大以及各向异性散射都会降低温度的重建精度。进一步考虑光学参数同样未知的情况,研究基于被动式光场探测技术的火焰温度与光学参数分布同时重建模型。将Landweber算法与序列二次规划算法相结合,在单光谱辐射光场信号下反演纯吸收火焰的温度与吸收系数分布;进而利用三个光谱通道下的火焰光场信号,来同时重建吸收散射性火焰的温度、吸收与散射系数分布。结果表明提出的同时重建模型对于两种类型的火焰均是可行的,与光学参数相比,温度分布的重建精度更高。为进一步提高同时重建过程的计算效率,将基于消光法的主动式激光层析探测技术与被动式光场探测技术相结合,建立基于主被动光学联合探测的火焰温度与吸收系数分布协同重建模型。利用激光消光信号来反演火焰的吸收系数分布,并代入前述的温度求解方程组中,实现温度与吸收系数分布的联合重建。模拟结果证明该协同重建模型是可行的,其计算效率要明显优于被动式光场探测技术,且对于不同的吸收系数大小均可取得准确的温度重建结果。最后,对不同类型的火焰开展了基于聚焦型光场相机成像探测的火焰多物理量场测量试验研究。分别采用被动式火焰光场测温平台、飞秒CARS测温系统和热电偶测温装置,对甲烷Hencken火焰的温度进行测量,三者结果偏差不大,平均相差不超过4%;利用拍摄的乙烯扩散火焰图像对其温度和吸收系数分布进行重建,与热电偶的对比结果说明重建的温度具有较好的精度,而吸收系数分布也可以很好地体现出火焰的形状特征;上述试验证明了基于被动式火焰光场探测的三维温度与光学参数分布测量技术和重建模型的可行性。
那旭东[6]（2019）在《NEPE高能固体推进剂细观燃烧模型研究》文中研究说明燃烧模型是开展固体推进剂燃烧仿真和性能分析的重要手段。国内外学者已提出了包括BDP、GDF以及PEM在内的各类复合固体推进剂燃烧模型,并广泛地开展了复合固体推进剂燃烧性能研究,获得了一系列有价值的研究成果。但与其燃烧行为相关的许多问题仍未解决,以往大多数关于复合固体推进剂的研究都是从宏观层次对其燃烧特性（如燃速、燃烧波结构）进行评估和测试,其燃烧模型属于唯象模型范畴。然而,复合固体推进剂在细观上具有复杂的三维异质结构,其细观燃烧包括气固耦合、简单或详细的化学反应机理、高温梯度和复杂火焰结构的反应流体力学等诸多复杂的问题。美国先进火箭仿真中心（CSAR）开发的AP/HTPB复合固体推进剂细观燃烧模型区别于传统的唯象模型（BDP、PEM）,该模型在考虑复合固体推进剂颗粒级配、空间分布以及各组分配比情况下,可对复合固体推进剂动态燃烧过程进行气固耦合计算。通过该细观模型可以得到气相火焰结构、燃速特性以及气相场相关特性,代表了目前复合固体推进剂燃烧模型的发展方向,具有十分广阔的应用前景。目前,我国在复合固体推进剂细观燃烧模型方向上的研究还未见公开文献报道,与国外研究成果必然存在一定的差距。因此,本文结合试验研究和美国先进火箭仿真中心（CSAR）所开展的AP/HTPB复合固体推进剂细观燃烧模型工作,以高能复合固体推进剂NEPE为研究对象,建立其细观燃烧模型并解决了模型程序实现过程中的若干关键技术问题,以期在细观燃烧模型研究方向上缩小与国外的差距。本文的研究内容主要分为四点,具体如下:（1）复合固体推进剂点火燃烧试验研究搭建推进剂点火燃烧试验系统,开展不含铝颗粒NEPE高能复合固体推进剂点火燃烧试验研究。为得到接近真实火箭发动机工作条件下的推进剂点火燃烧现象,在开窗高压密闭燃烧器内开展相关试验研究。采用高速摄像系统对推进剂点火燃烧过程进行拍摄,分析推进剂点火燃烧过程及气相火焰结构特点,加深对其燃烧过程的认知并为后续建立细观燃烧模型提供相关参考依据。此外,对不含铝固体推进剂还开展了基于超声波法和数字图像法的燃速动态测量研究。（2）燃面铝团聚试验研究铝颗粒可以使推进剂的能量密度、比冲和燃烧温度等参数提高,但同时铝颗粒会在推进剂燃烧表面发生团聚,大尺寸的团聚物会导致推进剂能量特性下降。论文所建立的NEPE高能复合固体推进剂细观燃烧模型目前还未考虑Al颗粒存在的情况。为后续研究含Al颗粒细观燃烧模型及燃面铝团聚模型,论文开展了含Al颗粒NEPE高能复合固体推进剂燃面铝团聚行为试验研究。采用微距镜头和高速相机组合的高速显微拍摄技术,分别在常压及高压两种情况下开展了含Al颗粒NEPE高能复合固体推进剂燃面铝团聚行为试验研究,试验获得了铝颗粒在推进剂燃烧表面处和脱离燃面后的动态燃烧行为过程。研究为后续开展基于数字图像法的团聚尺寸测量及建立高精度、宽适用性的团聚模型提供技术支持。（3）复合固体推进剂颗粒填充几何模型研究复合固体推进剂是一种高填充比颗粒复合材料,氧化剂颗粒及金属颗粒在基体中随机分布,在细观上具有复杂的三维异质结构。推进剂燃烧性能受其异质结构影响,因此建立复合固体推进剂颗粒填充几何模型是开展细观燃烧模型仿真的前提。将NEPE高能复合固体推进剂中的氧化剂颗粒和金属颗粒简化为球形颗粒,颗粒间的空隙为粘合剂,应用分子动力学方法建立NEPE高能固体推进剂颗粒在基体内随机分布的填充模型。针对不同颗粒种类、数量和级配,开展NEPE高能复合固体推进剂颗粒填充几何模型建立研究,为后续开展细观燃烧模型提供几何模型。（4）复合固体推进剂细观燃烧模型研究结合试验研究及国外开展的复合固体推进剂细观燃烧模型相关工作,建立不含铝颗粒NEPE高能复合固体推进剂细观燃烧模型,在开源计算流体力学软件OpenFOAM平台上实现该细观燃烧模型的程序开发。细观燃烧模型充分考虑了复合固体推进剂燃烧过程中具有的多域、非线性强耦合、燃面动态退移及气相域多组分燃烧的特点。在程序开发过程中针对上述特点实现了相关算法的开发,其中采用分区耦合法实现气固域燃烧热耦合流场的求解,采用Level Set与VOF结合的方法实现燃面的动态追踪,采用网格拓扑变换方法实现气固域之间几何拓扑结构的动态变化。基于所开发的细观燃烧模型程序,开展NEPE高能复合固体推进剂细观燃烧模型仿真计算,得到了初步的仿真计算结果。本文在数值和试验研究的基础上所取得的研究成果,对复合固体推进剂的细观构建模及燃烧性能预示具有较高的科学理论意义和工程应用价值,对固体推进剂的配方设计及提高燃烧性能措施具有重要的参考及指导作用。本文建立的细观燃烧模型求解方法具有较强的通用性,可以推广至固体火箭发动机、固液火箭发动机以及固体燃料冲压发动机的仿真计算。
魏志刚[7]（2018）在《基于多热电偶法的固体推进剂燃烧室动态温度场测试研究》文中研究说明本文以固体推进剂燃烧温度场为研究对象,基于推进剂的燃烧机理和稳态燃烧模型,提出了多热电偶推进剂燃烧温度场测试方法,建立了固体推进剂的多热电偶动态温度场测试系统。针对系统的关键模块进行了性能测试,在安全规范流程下进行了推进剂燃烧测试实验,对温度场测量数据进行了处理与分析。主要内容包括:比较了工业上常用的固体推进剂燃速测试技术,分析了推进剂燃速测试中温度场的影响。介绍了现有常规固体推进剂的几大类型和推进剂燃烧的概念,对双基推进剂的燃烧机理进行了深入研究。分析了热电偶测温、红外辐射测温、CCD图像比色测温等多种燃烧温度测试方法。针对推进剂燃烧波结构的温度分布模型,结合多靶线动态燃速计算方法,建立了推进剂温度场的多热电偶测试模型。使用多靶线法测试推进剂燃烧过程的动态燃速,通过多热电偶采集到的温度信号研究温度对燃速的影响,并对热电偶测温中存在的误差进行了分析。在实验室原有的多靶线测试系统上进行了优化设计,搭建了多热电偶推进剂燃烧温度场测试系统。根据推进剂燃烧环境的高温瞬变等特点,进行了热电偶的选型;针对实验中多信号高速采集的需求,设计并制作了专用的高速信号采集卡;依据推进剂燃烧过程中涉及到的测试流程、现场控制及数据处理分析等需求,编写了具有多热电偶信号处理、系统状态检测控制、采集卡软硬件驱动及数据分析管理等功能的上位机软件。正式实验前,对测试平台的关键模块进行了性能检测,验证了系统的可靠性;按照规范的安全实验流程,开展了推进剂的燃烧测试实验;结合部分测试数据,分析了推进剂局部温度场变化与燃速变化的关系,为深入理解推进剂燃烧时的燃速动态变化过程提供了数据支撑。
曹向宇,夏智勋,黄利亚[8]（2018）在《基于辐射成像的固体燃料燃烧温度测量技术综述》文中指出概述了目前常用于固体燃料火焰温度测量的非接触燃烧检测技术,并对基于辐射成像的燃烧检测技术的应用与研究现状进行详细综述,指出此测温方法虽然成本低且易应用实施与工业现场,但仍存在后处理复杂、精度不够等方面的局限与不足。最后针对介质场辐射特性参数及火焰三维温度场重建问题指出非均匀介质场中气相吸收、凝相吸收与散射及反射作用的各项参数会随组分浓度、温度和波长而变化,采用更高阶模型拟合参数可大大提高测量精度;通过研究和实验建立测量目标发射率与材料类型、温度、粗糙度及氧化等因素之间的关系,可得到更精确结果;采用贴近实际情况的方法处理燃烧介质空间内散射与反射过程实现辐射成像精确建模;基于成像像素达到的最大空间分辨率水平推进火焰三维结构的精细重构。
孙俊[9]（2018）在《基于光场成像的火焰三维温度场测量方法研究》文中进行了进一步梳理燃烧广泛存在于日常生活和钢铁、冶金、电站、航空航天等工业生产过程。燃烧火焰三维温度场的重建研究,为探究燃烧化学的本质、调整燃烧方式、优化燃烧过程以及控制燃烧污染物生成等提供重要数据支撑,具有重要的科学意义和应用价值。针对现有火焰温度测量系统复杂、调试繁琐等问题以及相应测量装置在辐射信息采样与重建方面的不足,本文提出了基于光场成像技术的火焰三维温度场测量方法,开展了系统的理论与实验研究。提出了火焰辐射光场成像光线追迹方法,介绍了火焰内部辐射传输过程及光线辐射强度的计算方法,耦合光场成像与火焰辐射传输模型,建立了火焰辐射光场成像数学模型。计算了不同类型光场相机和不同火焰物性参数下的火焰辐射光场图像,提出了火焰辐射光场图像有效像素和像素利用率的概念,以衡量图像探测器采集火焰辐射信息的能力,计算分析了火焰不同深度处的重聚焦图像。结果表明,光场成像系统能够采集火焰不同方向、不同位置的三维辐射信息。在火焰有限的体积范围内,火焰内部不同深度处的重聚焦图像之间差异较小。提出了基于光场成像的火焰三维温度场重建策略与方法。介绍了线性优化算法LSQR（Least Squares via QR factorization,最小二乘 QR 分解）和 NNLS（非负最小二乘,Non-negative Least Squares）以及非线性优化算法Levenberg-Marquardt的基本原理与算法,求解了光场成像火焰三维温度场重建中的辐射传输方程。在此基础上,针对辐射传输方程中吸收系数未知的问题,提出了 NNLS（Non-Negative Least Squares）-LMBC（Levenberg-Marquardt with Boundary Constraint）混.合算法,同时重构火焰的温度及吸收系数。设置了四种不同温度和吸收系数分布的火焰,计算了不同条件下的火焰光场图像,进行了光场成像火焰三维温度场重建数值模拟。结果表明:四种情况下,LMBC-NNLS混合算法可实现火焰温度及吸收系数同时重构,重建结果的相对误差小于0.1,表明LMBC-NNLS混合算法具有较高的可靠性和精度。以单个像素为采样单元,提出了采样域（SR,SamplingRegion）、单位采样角（SAPU,Sampling Angle Per Unit）和采样角（SA,SamplingAngle）的概念,以衡量单个像素火焰辐射光场采样的单方向性。定义了采样光线的概念,比较了不同微透镜与探测面距离及不同类型的微透镜阵列（单焦距微透镜阵列和多焦距微透镜阵列）的采样光线在火焰内部的空间分布,分析了不同参数下火焰光场图像及火焰三维温度场重建结果。结果表明:相比于光场相机2.0,光场相机1.0火焰辐射采样光线空间位置分布不均匀,不利于火焰温度重建。相比于多焦距微透镜阵,单焦距微透镜阵列采样光线空间位置分布更均匀,因而,其火焰三维温度场重建结果优于多焦距微透镜阵列。研制了基于光场成像的火焰三维温度场测量系统,评价了系统组件的基本性能。提出了聚焦光场相机几何参数标定新方法,建立了基于光场图像的聚焦光场相机标定模型,利用Levenberg-Marquardt算法求解了相机几何参数,进一步结合光场相机F数匹配特性获得了标定参数,并与全聚焦图像的标定结果进行了比较验证。开展了光场相机图像探测器辐射强度标定实验研究。几何标定结果的重投影误差小于7个像素,证明了提出的聚焦光场相机标定方法的可行性。开展了光场成像火焰三维温度测量方法实验评价及实际应用研究。设计加工了同流燃烧器（Co-flow Burner）,利用光场成像火焰三维温度场测量系统,采集了火焰光场图像,根据光场成像火焰三维温度场重建算法,重建了乙烯层流扩散火焰的三维温度分布,将重建结果与热电偶测量结果进行了对比评价。分析了测量结果的误差来源,评价了测量系统的精确度。结果表明:与热电偶温度测量结果吻合较好,两种测量结果最大相差150.9K,表明了光场成像火焰三维温度场重建方法的可行性和可靠性。并进行了流化床生物质颗粒燃烧火焰的三维温度场测量实际应用研究。结果表明,光场成像火焰温度测量系统能够进行流化床生物质颗粒燃烧火焰温度及吸收系数同时重建,为煤粉/生物质颗粒燃烧可视化实验提供了新的测试方法和实验手段。
牛春洋[10]（2016）在《基于光场成像理论的弥散介质光热特性重构》文中研究说明弥散介质广泛存在于自然界和工业生产过程中,发展弥散介质光热参数（主要包括辐射特性参数和温度场）非接触测量方法和理论,构建具有高置信度的光热参数基础数据库,对于推动航空航天、能源动力、国防科技、生物医学、冶金化工等领域的发展至关重要。本文基于先进的光场成像理论结合弥散介质内辐射传输正、反问题求解算法构建基于光场成像技术的弥散介质光热参数同时重构方法。首先系统地阐述了弥散介质内辐射传输机理和光场成像原理。考虑光场成像可同时获取多方向辐射信息的特点分别针对纯吸收介质和吸收、发射、散射性介质建立基于视在光线法（LOS）和广义源项多流法（GSMFM）的介质任意方向辐射强度的快速精确计算方法。并进一步结合光场成像原理构建了完整的基于光场成像技术的弥散介质辐射强度四维光场信息获取的辐射传输过程的数值模拟方法,并采用该方法成功模拟了火焰的光场信息获取过程,获得了相应的原始光场模拟图像。针对弥散介质辐射传输反问题的研究,归纳总结了目前常用的几种求解辐射传输反问题的正则化方法、梯度基方法和智能优化算法。在此基础上发展了几种改进型算法并将其应用于辐射传输逆问题的求解,证明了改进的算法具有更高的精度、效率和稳定性。在上述辐射传输正、反问题理论研究基础上建立了基于最小二乘QR分解算法（LSQR）的介质三维温度场重构方法,在介质辐射特性参数已知条件下根据介质边界出射辐射强度分布重构介质三维温度场,并且通过大量的计算证明该重构方法具有较高的计算精度和计算效率。同时研究了介质辐射特性参数、温度场重构分辨率以及辐射强度成像分辨率对介质温度场重构精度的影响。进一步提出了基于LSQR-SPSO混合优化算法的弥散介质光热参数同时重构方法,根据介质两组不同方向上的辐射强度分布同时重构出介质的三维温度场和均匀辐射特性参数（吸收系数、散射系数）。大量的数值模拟计算结果表明该方法是精确有效的。同时还分析了介质的辐射特性参数大小对于介质光热参数重构精度的影响。充分利用介质光场图像中的光谱信息,结合多光谱技术优化了基于LSQRSPSO混合优化算法的弥散介质光热参数同时重构方法,大幅度提高了介质温度场和均匀辐射特性参数的重构精度。并进一步考虑具有一定场参数优化能力的共轭梯度法提出了基于多光谱技术和LSQR-CG混合优化算法的弥散介质三维温度场和非均匀辐射特性参数同时重构方法。通过大量数值模拟计算证明该方法可有效地同时重构出介质的非均匀光热参数分布,并且与采用均匀辐射特性参数场的重建模式相比可有效提高温度场的重构精度,更适合于工程实际中弥散介质三维温度场的重构。最后,针对乙烯扩散火焰开展了基于光场成像的高温发光火焰光热参数重构试验研究。根据单光场图像分别重构得到了乙烯扩散火焰和掺杂Al2O3颗粒的乙烯扩散火焰的三维温度分布和非均匀辐射特性参数分布,并通过与热电偶测量结果和现有文献中结果的对比证明了本文提出的基于光场成像技术的弥散介质三维温度场和辐射特性参数分布重构方法是合理可行的。
二、Luminous Flame Temperature Distribution Measurement Using the Emission Method（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Luminous Flame Temperature Distribution Measurement Using the Emission Method（论文提纲范文）
（1）旋流预混燃烧热声不稳定的动态特性与控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号清单 |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 燃烧热声不稳定的诱因研究现状 |
| 1.2.1 燃烧室内流场的影响 |
| 1.2.2 火焰热释放率的影响 |
| 1.2.3 燃烧室声学阻抗的影响 |
| 1.3 燃烧热声不稳定的被动控制研究现状 |
| 1.4 燃烧热声不稳定的主动控制研究现状 |
| 1.5 燃烧热声不稳定的动态特性研究现状 |
| 1.6 论文选题依据与研究内容 |
| 1.6.1 论文选题依据 |
| 1.6.2 论文研究内容 |
| 2.预混燃烧热声振荡和污染物排放的变化特点 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验设置 |
| 2.2.1 预混燃烧器结构设计 |
| 2.2.2 仪器设备介绍 |
| 2.3 预混燃烧热声不稳定包络线图 |
| 2.4 预混火焰宏观结构的演变过程 |
| 2.5 NO_x排放特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 3.横向射流参数对预混燃烧热声不稳定的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 横向射流结构对燃烧不稳定性的影响 |
| 3.2.1 环形微孔结构设计 |
| 3.2.2 热声不稳定的环形微孔射流优化控制 |
| 3.2.3 火焰热释放的振幅和频率迁移 |
| 3.2.4 火焰长度和温度分布的变化 |
| 3.2.5 研究小结 |
| 3.3 横向射流方向对燃烧不稳定性的影响 |
| 3.3.1 扁口射流结构设计 |
| 3.3.2 水平和垂直方向射流对燃烧不稳定的影响 |
| 3.3.3 水平和垂直方向射流对NO_x排放的影响 |
| 3.3.4 水平和垂直方向射流对火焰形态的影响 |
| 3.3.5 研究小结 |
| 3.4 横向射流介质对燃烧不稳定性的影响 |
| 3.4.1 横向射流流量的影响 |
| 3.4.2 射流喷嘴内径的影响 |
| 3.4.3 不同射流介质对NO_x排放的影响 |
| 3.4.4 火焰模态的变化特点 |
| 3.4.5 研究小结 |
| 4.Oxy富氧横向射流对燃烧热声振荡和NO_x排放的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 环形N_2/O_2和 CO_2/O_2射流对燃烧不稳定和 NO_x排放的影响 |
| 4.2.1 CO_2/O_2和N_2/O_2射流对燃烧不稳定的影响 |
| 4.2.2 燃烧器的NO_x排放和温度场变化特点 |
| 4.2.3 火焰宏观结构的变化特点 |
| 4.2.4 研究小结 |
| 4.3 不同预热温度的CO_2/O_2射流燃烧不稳定和排放的影响 |
| 4.3.1 预热CO_2/O_2射流对燃烧不稳定的影响 |
| 4.3.2 NO_x排放的特点 |
| 4.3.3 火焰模态的变化 |
| 4.3.4 研究小结 |
| 4.4 富氧横向射流控制热声不稳定时的相关性分析 |
| 4.4.1 相关性分析 |
| 4.4.2 火焰振荡模态的变化 |
| 4.4.3 研究小结 |
| 5.过热蒸汽对热声不稳定和NO_x排放的协同控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验设备 |
| 5.3 蒸汽流速的影响 |
| 5.4 蒸汽射流喷嘴尺寸的影响 |
| 5.5 蒸汽射流下NO_x排放特性 |
| 5.6 火焰结构的变化 |
| 5.7 本章小结 |
| 6.燃烧器几何结构对热声振荡动态特性的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验装置与非线性时间序列分析 |
| 6.3 声场激振下的火焰—声学共振 |
| 6.4 火焰—声学共振特性的分析 |
| 6.5 火焰热释放共振特性分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7.热声振荡主动控制时的衰减时间和抑制比研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 热声耦合的数学建模 |
| 7.3 Simulink仿真模型 |
| 7.4 极限环和瞬态热声振荡的控制 |
| 7.5 控制器和执行器的有效性 |
| 7.6 控制过程中热声衰减时间的变化 |
| 7.7 本章小结 |
| 8.全文总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.1.1 主要研究成果和结论 |
| 8.1.2 主要创新点 |
| 8.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间研究成果和荣誉 |
（2）光场层析成像火焰三维温度场测量方法与系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 火焰温度测量技术的研究现状 |
| 1.2.1 接触式测温法 |
| 1.2.2 非接触式测温法 |
| 1.3 辐射法火焰温度测量技术 |
| 1.3.1 火焰辐射测温原理 |
| 1.3.2 辐射成像温度测量技术 |
| 1.3.3 光场成像火焰温度测量技术 |
| 1.3.4 光场成像火焰温度测量技术存在的问题 |
| 1.4 本文主要研究内容及组织结构 |
| 第二章 火焰辐射光场成像原理与光线采样特性研究 |
| 2.1 火焰辐射光场成像过程 |
| 2.1.1 火焰辐射光场成像原理 |
| 2.1.2 光场逆向追迹模型 |
| 2.2 火焰辐射的光场采样特性 |
| 2.2.1 表征光线 |
| 2.2.2 方向采样 |
| 2.2.3 空间采样 |
| 2.3 光场采样特性的影响分析 |
| 2.3.1 像素与火焰位置 |
| 2.3.2 微透镜放大率 |
| 2.3.3 微透镜焦距 |
| 2.3.4 主镜头放大率 |
| 2.3.5 主镜头焦距 |
| 2.4 光场采样优化及火焰温度体重建 |
| 2.4.1 光场相机辐射采样性能优化 |
| 2.4.2 火焰温度场三维体重建 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光场层析成像火焰三维温度场重建方法研究 |
| 3.1 火焰三维温度场的光场层析成像原理 |
| 3.2 光场重聚焦图像的等效性分析 |
| 3.2.1 火焰辐射光线传输过程的数学模型 |
| 3.2.2 光场重聚焦成像的数学模型 |
| 3.2.3 传统相机成像过程的数学模型 |
| 3.2.4 等效性分析 |
| 3.3 光场层析成像三维温度场测量方法 |
| 3.3.1 光场重聚焦方法 |
| 3.3.2 光学分层成像算法 |
| 3.3.3 辐射测温方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 火焰三维温度场光场层析重建的空间分辨率研究 |
| 4.1 点扩散函数与重建空间分辨率 |
| 4.1.1 点扩散函数 |
| 4.1.2 深度分辨率 |
| 4.1.3 横向分辨率 |
| 4.2 火焰三维温度场光场层析重建 |
| 4.2.1 模拟条件设置 |
| 4.2.2 光场层析重建与点扩散函数的关系 |
| 4.3 光场相机参数对重建空间分辨率的影响 |
| 4.3.1 不同光场相机的重建空间分辨率分析 |
| 4.3.2 重建空间分辨率的优化 |
| 4.4 火焰重建的其他影响因素 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 光场层析成像火焰三维温度场测量系统研究 |
| 5.1 笼式光场相机设计 |
| 5.1.1 总体设计 |
| 5.1.2 结构设计 |
| 5.1.3 组装与调试 |
| 5.1.4 图像校正 |
| 5.2 笼式光场相机成像性能评价 |
| 5.2.1 装配精度检测 |
| 5.2.2 笼式光场相机畸变特性 |
| 5.2.3 图像传感器噪声 |
| 5.2.4 图像传感器的线性度 |
| 5.3 光场层析成像火焰三维温度场测量系统 |
| 5.3.1 系统基本组件 |
| 5.3.2 系统功能测试 |
| 5.4 测量系统的实验标定 |
| 5.4.1 重聚焦深度标定 |
| 5.4.2 点扩散函数标定 |
| 5.4.3 辐射强度标定 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 光场层析成像火焰三维温度场测量实验研究 |
| 6.1 乙烯扩散火焰温度测量实验系统及装置 |
| 6.1.1 乙烯扩散燃烧实验装置 |
| 6.1.2 热电偶火焰温度测量 |
| 6.2 实验结果及讨论 |
| 6.2.1 层流火焰 |
| 6.2.2 双峰火焰 |
| 6.2.3 湍流脉动火焰 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 基于光场层析成像的高温气固两相流温度、速度测量实验 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 测量方法的改进与验证 |
| 7.2.1 高温颗粒的温度测量 |
| 7.2.2 飞行速度测量 |
| 7.2.3 小球下落的验证实验 |
| 7.3 实验系统及装置 |
| 7.4 实验结果及讨论 |
| 7.4.1 单个高温金属颗粒的温度变化 |
| 7.4.2 高温金属颗粒的温度-速度分布 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 论文的主要结论 |
| 8.2 本文的创新点 |
| 8.3 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 研究成果 |
| 致谢 |
（3）汽油罐区泄漏事故动态模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 危险化学品泄漏的研究 |
| 1.2.2 池火燃烧研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究的技术路线 |
| 第二章 罐区泄漏事故过程及影响因素分析 |
| 2.1 汽油的理化性质及危险性分析 |
| 2.2 泄漏事故过程分析 |
| 2.2.1 泄漏过程 |
| 2.2.2 蒸发过程 |
| 2.2.3 扩散过程 |
| 2.2.4 燃烧过程 |
| 2.3 环境条件的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 动态模型的建立及求解 |
| 3.1 网格划分 |
| 3.2 储罐泄漏源模型 |
| 3.2.1 储罐上液体小孔泄漏模型 |
| 3.2.2 管道液体小孔泄漏模型 |
| 3.2.3 气体小孔泄漏模型 |
| 3.2.4 混相流泄漏模型 |
| 3.3 液体扩散模型 |
| 3.4 液体蒸发模型 |
| 3.4.1 闪蒸蒸发 |
| 3.4.2 液池吸热蒸发 |
| 3.4.3 泄漏液面对流蒸发 |
| 3.5 气体扩散模型 |
| 3.6 液池燃烧模型 |
| 3.7 能量传递模型 |
| 3.7.1 热辐射传递模型 |
| 3.7.2 液体传热模型 |
| 3.8 气液平衡模型 |
| 3.9 灾害模型 |
| 3.10 模型的求解 |
| 3.10.1 模型求解的方法 |
| 3.10.2 动态模型求解 |
| 3.11 本章小结 |
| 第四章 罐区泄漏事故动态模拟系统的设计与实现 |
| 4.1 系统需求分析 |
| 4.2 程序设计思路 |
| 4.2.1 系统框架 |
| 4.2.2 基础数据库 |
| 4.2.3 动态模拟计算模块 |
| 4.2.4 通信模块 |
| 4.2.5 图形用户界面 |
| 4.3 界面设计 |
| 4.4 运行展示 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 罐区泄漏模拟及结果分析 |
| 5.1 液池扩散 |
| 5.2 气体扩散 |
| 5.2.1 不同泄漏孔径对扩散的影响 |
| 5.2.2 风速对扩散影响 |
| 5.2.3 障碍物对扩散影响 |
| 5.3 燃烧分析 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附录 |
（4）固体推进剂燃烧过程动态温度场多点分布测试研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 推进剂燃烧机理研究及测温技术基础 |
| 2.1 固体推进剂燃烧机理 |
| 2.1.1 固体推进剂分类 |
| 2.1.2 双基推进剂燃烧机理 |
| 2.1.3 双基推进剂稳燃模型 |
| 2.2 燃烧温度场 |
| 2.3 燃烧温度分布测量方法 |
| 2.3.1 热电偶测温法 |
| 2.3.2 比色测温法 |
| 2.3.3 红外辐射法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 推进剂燃烧空间温度场分布测试模型 |
| 3.1 燃烧温度敏感系数 |
| 3.2 推进剂燃烧波温度导热分布模型 |
| 3.3 空间温度分布模型 |
| 3.3.1 多热电偶法的引入 |
| 3.3.2 推进剂空间温度分布测试模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 实验测试系统设计 |
| 4.1 测试系统设备整体架构 |
| 4.2 上位机软件总体架构 |
| 4.2.2 实验配置 |
| 4.2.3 测试控制 |
| 4.2.4 数据采集 |
| 4.2.5 数据处理 |
| 4.2.6 数据文件管理 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 实验分析 |
| 5.1 实验流程 |
| 5.1.1 实验准备 |
| 5.1.2 气路控制及充压 |
| 5.1.3 点火及多次实验间的调节 |
| 5.1.4 实验清理 |
| 5.2 数据结果计算与分析 |
| 5.2.1 靶线法测速试验 |
| 5.2.2 视频采集试验 |
| 5.2.3 热电偶组测温分析 |
| 5.2.4 燃烧性能的计算 |
| 5.3 误差分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）基于主被动光学探测的发光火焰多物理量场重建（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 火焰测温技术研究现状 |
| 1.2.2 光场成像理论研究与应用现状 |
| 1.2.3 温度及光学参数分布重建算法研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 发光火焰辐射传输及光场成像模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光场成像理论基本原理 |
| 2.3 发光火焰内辐射传输计算模型 |
| 2.3.1 纯吸收火焰辐射传输模型及算法 |
| 2.3.2 吸收散射性火焰辐射传输模型及算法 |
| 2.4 火焰辐射光场成像模型及成像模拟 |
| 2.4.1 火焰辐射光场成像模型 |
| 2.4.2 火焰辐射光场成像模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于被动光场探测的火焰三维温度分布重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 温度分布重建模型及重建算法 |
| 3.2.1 纯吸收性火焰温度分布重建模型 |
| 3.2.2 吸收散射性火焰温度分布重建模型 |
| 3.2.3 火焰温度分布重建算法 |
| 3.3 纯吸收火焰三维温度分布重建 |
| 3.3.1 三种算法重建结果对比 |
| 3.3.2 非轴对称火焰温度分布重建 |
| 3.4 吸收散射性火焰三维温度分布重建 |
| 3.4.1 基于LSQR算法与Landweber算法的温度分布重建 |
| 3.4.2 光学参数对重建结果的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于被动光场探测的火焰多物理量同时重建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 纯吸收火焰温度与吸收系数同时重建模型及重建算法 |
| 4.2.1 吸收系数重建算法与模拟研究 |
| 4.2.2 温度分布与吸收系数分布同时重建模型与模拟研究 |
| 4.3 吸收散射性火焰温度与光学参数同时重建模型及重建算法 |
| 4.3.1 温度场与光学参数分布同时重建理论 |
| 4.3.2 吸收系数与散射系数重建模拟研究 |
| 4.3.3 吸收散射性火焰温度场及光学参数分布同时重建模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于主被动光学探测的火焰多物理量场协同重建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于消光法与光场探测的火焰多物理量场协同重建模型 |
| 5.2.1 消光法基本原理 |
| 5.2.2 温度与吸收系数分布协同重建策略 |
| 5.3 温度与吸收系数分布协同重建模拟研究 |
| 5.3.1 基于消光法的吸收系数分布模拟重建结果与分析 |
| 5.3.2 温度与吸收系数分布协同重建结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于光场探测的火焰多物理量测量试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Hencken火焰光场试验及CARS温度测量 |
| 6.2.1 Hencken火焰光场试验基本原理 |
| 6.2.2 试验系统与设备 |
| 6.2.3 试验结果与分析 |
| 6.3 乙烯扩散火焰光场试验 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）NEPE高能固体推进剂细观燃烧模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景和意义 |
| 1.2 国内外相关研究综述 |
| 1.2.1 复合固体推进剂燃烧诊断试验研究 |
| 1.2.2 复合固体推进剂燃面铝团聚试验研究 |
| 1.2.3 复合固体推进剂细观燃烧模型研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 NEPE复合固体推进剂燃烧过程试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 NEPE推进剂试验样品 |
| 2.3 试验系统 |
| 2.3.1 开窗高压燃烧器 |
| 2.3.2 气源及管路阀门系统 |
| 2.3.3 数据采集和测控系统 |
| 2.3.4 高速摄像系统 |
| 2.3.5 超声波动态燃速测量系统 |
| 2.4 不含铝NEPE推进剂点火燃烧试验研究 |
| 2.4.1 燃面及气相燃烧火焰形貌观测 |
| 2.4.2 超声波法燃速测量 |
| 2.4.3 高速摄像法燃速测量 |
| 2.4.4 燃速测量结果 |
| 2.5 含铝NEPE推进剂燃面铝团聚行为试验研究 |
| 2.5.1 燃面铝团聚研究试验系统 |
| 2.5.2 推进剂及样品准备 |
| 2.5.3 高速显微拍摄系统及参数设置 |
| 2.5.4 配方三燃面铝团聚行为试验研究 |
| 2.5.5 常压局部放大视场下燃面铝团聚行为试验研究 |
| 2.5.6 高压局部放大视场下燃面铝团聚行为试验研究 |
| 2.5.7 正对燃面观测燃面铝团聚试验 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 复合固体推进剂颗粒填充几何模型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复合材料细观结构分子动力学颗粒填充算法 |
| 3.2.1 算法基本原理 |
| 3.2.2 球/圆形颗粒算法 |
| 3.2.3 算法验证 |
| 3.3 NEPE推进剂颗粒填充几何模型构建 |
| 3.3.1 NEPE高能固体推进剂概述 |
| 3.3.2 NEPE颗粒填充几何模型参数计算 |
| 3.3.3 NEPE颗粒填充几何模型计算结果 |
| 3.3.4 计算结果分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 NEPE高能复合固体推进剂细观燃烧模型建立 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基本假设 |
| 4.3 NG/BTTN/PEG体系高能推进剂燃烧机理 |
| 4.3.1 固相热解反应 |
| 4.3.2 气相化学反应 |
| 4.3.3 反应产物之间可能发生的化学反应 |
| 4.4 固相域模型 |
| 4.5 气相域模型 |
| 4.6 燃面退移模型 |
| 4.7 定解条件 |
| 4.7.1 燃面耦合边界条件 |
| 4.7.2 其他边界条件 |
| 4.7.3 初始条件 |
| 4.8 小结 |
| 第五章 细观燃烧模型在OpenFOAM中的实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 OpenFOAM简介 |
| 5.3 不含Al颗粒NEPE推进剂细观燃烧模型求解方案 |
| 5.4 多域耦合求解算法 |
| 5.4.1 Dirichlet-Neumann分区法在OpenFOAM中的实现 |
| 5.5 网格拓扑结构变换算法 |
| 5.5.1 固相网格单元移除 |
| 5.5.2 气相网格单元添加 |
| 5.5.3 网格拓扑变换算法验证算例 |
| 5.6 燃面追踪算法 |
| 5.6.1 基于S-CLSVOF的燃面追踪算法 |
| 5.6.2 S-CLSVOF算法算例验证 |
| 5.7 细观燃烧模型求解程序中其他功能实现 |
| 5.8 NEPE高能固体推进剂细观燃烧模型仿真计算 |
| 5.8.1 算例目录结构 |
| 5.8.2 几何模型及网格划分 |
| 5.8.3 固相域物性参数设置 |
| 5.8.4 气相域相关求解设置 |
| 5.8.5 求解设置 |
| 5.8.6 仿真计算结果 |
| 5.9 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文主要工作与结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（7）基于多热电偶法的固体推进剂燃烧室动态温度场测试研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 固体推进剂燃速测试中的温度场 |
| 1.2.1 燃速测试方法 |
| 1.2.2 燃烧室内温度场对燃速测试的影响 |
| 1.3 固体推进剂燃烧温度的研究进展 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 固体推进剂燃烧机理及温度场测试技术基础 |
| 2.1 固体推进剂燃烧机理 |
| 2.1.1 固体推进剂 |
| 2.1.2 推进剂燃烧的基本概念 |
| 2.1.3 双基推进剂稳态燃烧机理 |
| 2.2 燃烧温度场测试方法 |
| 2.2.1 热电偶测温法 |
| 2.2.2 红外辐射测温法 |
| 2.2.3 CCD图像比色测温法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 推进剂温度场多热电偶测试分析 |
| 3.1 推进剂燃烧波温度分布模型 |
| 3.2 基于多热电偶温度场测试技术的变燃速研究 |
| 3.2.1 动态燃速测试的引入 |
| 3.2.2 推进剂温度场测试模型 |
| 3.3 测温误差分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多热电偶推进剂燃烧温度场测试系统设计 |
| 4.1 多热电偶推进剂燃烧温度场测试系统框架 |
| 4.2 热电偶的选型 |
| 4.3 专用PCI数据采集卡 |
| 4.3.1 I/O控制接口 |
| 4.3.2 模数转换 |
| 4.3.3 计时信号预处理设计 |
| 4.3.4 PCI接口电路 |
| 4.3.5 缓冲RAM设计 |
| 4.3.6 硬件接口防护 |
| 4.4 软件总体架构 |
| 4.4.1 实验配置模块 |
| 4.4.2 过程控制模块 |
| 4.4.3 数据采集模块 |
| 4.4.4 数据处理模块 |
| 4.4.5 文件管理模块 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 多热电偶推进剂温度场实验分析 |
| 5.1 实验流程 |
| 5.2 设备性能测试 |
| 5.2.1 专用PCI采集卡性能测试 |
| 5.2.2 压强调控性能测试 |
| 5.3 测试结果分析与计算 |
| 5.3.1 静态燃烧实验 |
| 5.3.2 动态燃烧实验 |
| 5.3.3 燃速与燃面温度数据分析 |
| 5.3.4 燃烧性能的计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）基于辐射成像的固体燃料燃烧温度测量技术综述（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 基于辐射成像的温度测量方法 |
| 1.1 二维/三维火焰温度场重建 |
| 1.2 推进剂及颗粒燃烧试验中温度测量 |
| 2 结束语 |
（9）基于光场成像的火焰三维温度场测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 火焰温度测量技术 |
| 1.2.1 接触式测温法 |
| 1.2.2 干涉法 |
| 1.2.3 光谱法 |
| 1.2.4 声学法 |
| 1.3 辐射图像法火焰温度测量技术 |
| 1.3.1 辐射图像法研究现状 |
| 1.3.2 辐射图像法存在的问题 |
| 1.3.3 光场成像火焰温度测量技术 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 火焰辐射光场成像模型研究 |
| 2.1 光场成像技术基本原理 |
| 2.1.1 光场成像原理 |
| 2.1.2 数字重聚焦原理 |
| 2.2 火焰辐射光场成像模型 |
| 2.2.1 光场辐射成像物理模型 |
| 2.2.2 辐射光场成像数学模型 |
| 2.3 火焰辐射光场成像计算结果及讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光场成像火焰三维温度场重建算法研究 |
| 3.1 火焰辐射反问题求解算法 |
| 3.1.1 最小二乘QR分解算法 |
| 3.1.2 非负最小二乘算法 |
| 3.1.3 Levenberg-Marquardt算法 |
| 3.2 光场成像火焰三维温度场重建 |
| 3.2.1 重建策略 |
| 3.2.2 重建算法 |
| 3.3 结果及讨论 |
| 3.3.1 LSQR与NNLS算法 |
| 3.3.2 NNLS-LMBC算法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 火焰辐射光场成像系统采集特性研究 |
| 4.1 微透镜阵列与图像探测器距离的影响 |
| 4.1.1 辐射采样单方向性 |
| 4.1.2 采样光线的空间分布特性 |
| 4.1.3 数值研究策略 |
| 4.1.4 结果及讨论 |
| 4.2 微透镜阵列类型的影响 |
| 4.2.1 采样光线的空间分布特性 |
| 4.2.2 数值研究策略 |
| 4.2.3 结果及讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 光场成像火焰三维温度场重建系统性能分析及标定 |
| 5.1 光场成像火焰温度测量系统 |
| 5.1.1 测量系统基本组件 |
| 5.1.2 光场成像火焰温度测量系统集成 |
| 5.2 系统基本性能评估 |
| 5.2.1 主镜头和微透镜的渐晕特性 |
| 5.2.2 图像探测器噪声 |
| 5.2.3 其他组件的性能 |
| 5.3 光场相机几何参数的标定 |
| 5.3.1 标定原理 |
| 5.3.2 实验系统 |
| 5.3.3 结果及讨论 |
| 5.4 图像探测器光谱辐射强度的标定 |
| 5.4.1 标定原理 |
| 5.4.2 实验系统 |
| 5.4.3 结果及讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 光场成像火焰三维温度场重建实验研究 |
| 6.1 乙烯层流扩散火焰 |
| 6.1.1 实验系统及装置 |
| 6.1.2 热电偶火焰温度测量 |
| 6.1.3 实验结果及讨论 |
| 6.2 流化床生物质燃烧火焰 |
| 6.2.1 实验系统及装置 |
| 6.2.2 实验结果与讨论 |
| 6.3 火焰三维温度场重建结果误差分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 研究成果 |
| 致谢 |
（10）基于光场成像理论的弥散介质光热特性重构（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 高温发光火焰温度场测量技术研究现状 |
| 1.2.2 光场成像技术研究现状 |
| 1.2.3 弥散介质热辐射传输机理及辐射反问题研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 弥散介质辐射传输模拟及光场成像原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 视在光线法 |
| 2.2.1 基本概念 |
| 2.2.2 算法模型 |
| 2.2.3 纯吸收性介质任意方向辐射强度求解 |
| 2.3 广义源项多流法 |
| 2.3.1 基本概念 |
| 2.3.2 算法模型 |
| 2.3.3 吸收-发射-散射性介质任意方向辐射强度求解 |
| 2.4 光场成像原理 |
| 2.4.1 光场成像技术概述 |
| 2.4.2 基于光场成像的火焰出射辐射强度信号模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 弥散介质辐射传输反问题求解方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 求解辐射传输反问题的算法 |
| 3.2.1 截断奇异值分解算法 |
| 3.2.2 最小二乘QR分解算法 |
| 3.2.3 共轭梯度法 |
| 3.2.4 自组织迁移算法及其改进算法 |
| 3.2.5 微粒群智能优化算法 |
| 3.2.6 单纯形-微粒群混合优化算法 |
| 3.3 基于自组织迁移算法求解瞬态辐射传输反问题 |
| 3.3.1 瞬态辐射传输正问题计算模型 |
| 3.3.2 反演结果与讨论 |
| 3.4 基于单纯形-微粒群混合优化算法求解导热辐射耦合反问题 |
| 3.4.1 导热辐射耦合正问题计算模型 |
| 3.4.2 反演结果与讨论 |
| 3.5 基于随机微粒群算法的参与性介质辐射特性参数逆推测量实验研究 |
| 3.5.1 参与性介质辐射特性参数逆推测量原理 |
| 3.5.2 数值模拟及实验测量结果与验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 高温弥散介质三维温度场重建研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 纯吸收介质三维温度场重建 |
| 4.2.1 温度场重建模型 |
| 4.2.2 基于LSQR算法重建介质三维温度场 |
| 4.3 吸收-发射-散射介质三维温度场重建 |
| 4.3.1 温度场重建策略 |
| 4.3.2 光场成像信息模拟计算模型 |
| 4.3.3 基于LSQR算法重建介质三维温度场 |
| 4.3.4 基于TSVD算法重建介质三维温度场 |
| 4.3.5 LSQR算法与TSVD算法重建温度场结果对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高温弥散介质光热参数同时重建研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纯吸收介质三维温度场及辐射特性参数同时重建 |
| 5.2.1 温度场及辐射特性参数同时重建策略 |
| 5.2.2 数值模拟研究结果及讨论 |
| 5.3 吸收-发射-散射介质三维温度场及辐射特性参数同时重建 |
| 5.3.1 温度场及辐射特性参数同时重建策略 |
| 5.3.2 数值模拟研究结果及讨论 |
| 5.4 基于多光谱技术的三维温度场及辐射特性参数同时重建研究 |
| 5.4.1 基于多光谱的温度场及辐射特性参数同时重建原理 |
| 5.4.2 基于多光谱的三维温度场及均匀辐射特性参数同时重建 |
| 5.4.3 基于多光谱的三维温度场及非均匀辐射特性参数场同时重建 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于光场成像的火焰光热参数同时重建试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验原理及测试平台介绍 |
| 6.2.1 试验原理 |
| 6.2.2 试验平台及设备介绍 |
| 6.2.3 试验系统标定 |
| 6.3 乙烯扩散火焰三维温度场及辐射特性参数场同时重建 |
| 6.3.1 系统参数设定 |
| 6.3.2 温度场和辐射特性参数场重建结果及讨论 |
| 6.3.3 火焰光热参数重建结果验证 |
| 6.4 掺杂Al_2O_3颗粒的乙烯扩散火焰三维温度场及辐射特性参数场重建 |
| 6.4.1 系统参数设定 |
| 6.4.2 温度场和辐射特性参数场重建结果及讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、Luminous Flame Temperature Distribution Measurement Using the Emission Method（论文参考文献）
- [1]旋流预混燃烧热声不稳定的动态特性与控制研究[D]. 陶成飞. 浙江大学, 2021(01)
- [2]光场层析成像火焰三维温度场测量方法与系统研究[D]. 刘煜东. 东南大学, 2020
- [3]汽油罐区泄漏事故动态模拟[D]. 冀鹏. 北京化工大学, 2020(02)
- [4]固体推进剂燃烧过程动态温度场多点分布测试研究[D]. 杨介印. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [5]基于主被动光学探测的发光火焰多物理量场重建[D]. 黄兴. 哈尔滨工业大学, 2019
- [6]NEPE高能固体推进剂细观燃烧模型研究[D]. 那旭东. 国防科技大学, 2019(01)
- [7]基于多热电偶法的固体推进剂燃烧室动态温度场测试研究[D]. 魏志刚. 西安电子科技大学, 2018(02)
- [8]基于辐射成像的固体燃料燃烧温度测量技术综述[J]. 曹向宇,夏智勋,黄利亚. 固体火箭技术, 2018(05)
- [9]基于光场成像的火焰三维温度场测量方法研究[D]. 孙俊. 东南大学, 2018(12)
- [10]基于光场成像理论的弥散介质光热特性重构[D]. 牛春洋. 哈尔滨工业大学, 2016(02)