环境示踪剂激光诱导荧光法用于气体射流中燃料浓度的二维定量测量

摘要： 本研究提出一种新型环境示踪激光诱导荧光（LIF）技术，通过向环境气体中添加示踪剂来定量测量高压气体射流中的二维燃料浓度分布。首先阐述了该技术的核心原理，从环境荧光强度推导出射流内燃料浓度的计算方程。该技术支持现场校准，原则上在选择示踪剂或目标燃料方面具有更大自由度。随后在光学可视定容燃烧弹中开展实验，将高压气体注入掺有丙酮的环境气体，采用266纳米激光激发环境荧光并由ICCD相机记录。通过专用图像处理流程降低不确定性，获取射流内定量燃料浓度分布。评估了包括系统误差和随机误差在内的测量结果不确定性，不确定度传播分析表明：测量不确定度随局部燃料浓度降低而增大，在混合过稀的射流边界区域相对不确定度高达26%。最后展示了气体射流中燃料浓度分布的时间变化规律，并讨论了喷射压力的影响。这些成果对数值模型开发和燃烧系统设计具有重要价值。