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含颗粒流中双色甲苯激光诱导荧光测温法的光致发光干扰

DOI：10.1007/s00348-020-2942-8 期刊：Experiments in Fluids 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 我们采用双色甲苯平面激光诱导荧光（LIF）技术，在颗粒浓度足够高、激光与颗粒相互作用干扰显著的条件下，实现了含颗粒湍流中气体温度（Tg）的空间分辨测量。针对氧化铝、锌活化氧化锌（ZnO:Zn）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）三种与激发激光存在不同相互作用的颗粒材料，系统研究了颗粒相与气相体积流量比（??）对双色甲苯LIF测温精度的影响。其中PMMA颗粒为直径6-40微米的球形单分散颗粒，氧化铝和ZnO:Zn颗粒直径范围分别为1-40微米和2-200微米。结果表明：对于PMMA颗粒，气体温度测量精度不受颗粒尺寸影响但与瞬时颗粒负载相关；重要的是，在强双向耦合区域仍可获得可靠测量——当??<2.5×10??（PMMA颗粒）和??<7.6×10??（氧化铝及ZnO:Zn颗粒）时，测量误差可控制在5°C以内。
作者： Elliott W. Lewis，Timothy C. W. Lau，Zhiwei Sun，Zeyad T. Alwahabi，Graham J. Nathan
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

展示一种在含颗粒湍流中空间测量气相温度的方法，并量化颗粒存在对温度测量精度的影响。

研究成果

双色激光诱导荧光测温法可用于含颗粒流场，在已知精度水平下适用于三种具有不同光谱干扰程度的颗粒类型。颗粒的干扰会影响滤波光谱带中的测量强度，并取决于颗粒类型。对于PMMA颗粒而言，紫外激发后的颗粒发光是最主要的干扰源。在颗粒负载量??? < 7.6 × 10?4时，推导出的温度对ZnO:Zn和氧化铝颗粒的测量精度保持在10°C以内。

研究不足

气体温度测量的准确性取决于瞬时颗粒负载量。由于荧光信号强度较低，在甲苯浓度较低的区域，颗粒的干扰会带来更大的不确定性。

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