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基于可见光-近红外多光谱图像的火焰场参数重建
  • ISSN号:1006-8740
  • 期刊名称:《燃烧科学与技术》
  • 时间:0
  • 分类:TK31[动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:浙江大学热能工程研究所能源清洁利用国家重点实验室,杭州310027
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2011CB201506);国家自然科学基金资助项目(51276165).
中文摘要:

提出一种新的同时测量火焰温度场、颗粒浓度场和气体浓度场的非接触光学测量技术.在稳态火焰周围安装4台电荷耦合器件(CCD),火焰的多光谱图像是由在CCD前安装的滤波片拍摄得到,使用的滤波片通过波长分别为0.436μm(蓝光)、0.700μm(红光)和1.87μm(水吸收峰).建立了一个在三波长下的辐射反问题模型.通过水对波长的选择吸收性分离出颗粒吸收系数和水的吸收系数.利用统计窄带模型得到水浓度,利用Mie散射理论得到颗粒浓度.模拟两个算例,得到从水浓度场、颗粒浓度场到温度场重建误差依次减小.当颗粒体积分数低于1×10-6时,水浓度场可以准确重建出来.如果要精确测量水浓度,则需要辐射路径测量误差不大于1%.

英文摘要:

An original technique is presented for noncontact three-dimensional temperature, particle concentration and water vapor concentration field measurement in steady flame using radiative information captured by four cameras. The multi-spectral flame images are obtained by cameras which are equipped with three filters whose center wavelengths are 0.436 μm (blue), 0.700 μm (red) and 1.87 μm (water absorption peak), respectively. An inverse problem model is built to calculate the radiative transfer equation under three wavelengths. The particle absorption coefficient and the water vapor absorption coefficient are separated through water by wavelength selective absorption. The statistical narrow band (SNB)model is introduced to obtain gas concentration, and the particle concentration is calculated by Mie theory. Two numerical simulation cases are adopted to validate the technique. It is found that temperature reconstruction is the best, followed by particle concentration reconstruction and then water concentration reconstruction. When the particle concentration is below 1 ×10-6, the water concentration could be reconstructed successfully. The length error of radiation route should be below 1% for the accurate water concentration reconstruction.

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期刊信息
  • 《燃烧科学与技术》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家科委
  • 主办单位:天津大学
  • 主编:史绍熙
  • 地址:天津市南开区天津大学19教学楼东配楼J413
  • 邮编:300072
  • 邮箱:rskx@tju.edu.cn
  • 电话:022-27406721
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-8740
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1240/TK
  • 邮发代号:6-122
  • 获奖情况:
  • EI收录期刊,1997年在天津市评刊中,评为一级期刊,1999年全国科技期刊高校优秀期刊评比三等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:6908