基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)測量混合燃?xì)猱?dāng)量比的研究.pdf

1、當(dāng)量比是混合燃?xì)庀到y(tǒng)中的一個重要參量,實時準(zhǔn)確地獲取當(dāng)量比對于研究混合燃?xì)獾念A(yù)混、點(diǎn)火以及仿真分析等具有重要的意義。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(簡稱LIBS)是一種借助于分析物質(zhì)等離子體的發(fā)射光譜而獲取物質(zhì)元素信息的測試手段,具有實驗系統(tǒng)簡單、實施快速等優(yōu)點(diǎn),已在激光點(diǎn)火、發(fā)動機(jī)內(nèi)部當(dāng)量比測量上得到了應(yīng)用。本文對基于LIBS測量混合燃?xì)猱?dāng)量比進(jìn)行了理論分析和實驗研究。
　　本文首先介紹了LIBS及利用LIBS測量當(dāng)量比的研究進(jìn)展?；诘?/p>

2、離子體是光學(xué)薄和局部熱力學(xué)平衡兩個假設(shè),介紹了計算電子溫度的理論模型。基于原子光譜理論,推導(dǎo)出燃料、氧化劑特征元素譜線強(qiáng)度比和當(dāng)量比之間的線性關(guān)系式,介紹了LIBS測量當(dāng)量比的理論模型。
　　實驗上,搭建了LIBS實驗平臺,測量了氮?dú)?、氧氣、甲烷三種氣體在氣壓為2×104Pa,激光脈沖能量為40mJ的等離子體光譜。利用多譜線斜率法,獲得了三者的電子溫度約為:33100K、13600K、20700K。研究了氮?dú)庠诓煌瑲鈮?2×104

3、Pa-1×105Pa)和不同激光脈沖能量(20mJ-100mJ)下的電子溫度,發(fā)現(xiàn)氣壓和激光脈沖能量幾乎對電子溫度沒有影響,電子溫度保持在33000K—34000K范圍內(nèi)。
　　在氧氣/氮?dú)?甲烷層流預(yù)混火焰中,測量了氧濃度一定(為50％),激光脈沖能量為3mJ～7mJ,當(dāng)量比為0.5～1.5的混合燃?xì)獾幕鹧娴入x子體光譜,獲得了不同脈沖能量下甲烷和氧氣特征元素H和O的譜線強(qiáng)度比IH/IO與當(dāng)量比之間的標(biāo)定關(guān)系。同時測量了激光脈沖能