氣體流動(dòng)中分子混合的一種新的瞬時(shí)定量測(cè)量方法

瀏覽次數(shù)：137　發(fā)布日期：2026-3-11　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

（文獻(xiàn)部分內(nèi)容摘抄）

本文描述了一種新的制造內(nèi)膽的方法。流體的即時(shí)、定量、平面測(cè)量在分子水平上混合在氣體流中。方法依賴于磷的有效氧猝滅發(fā)光示蹤劑，如丙酮和雙-乙�；�。示蹤劑的熒光發(fā)射來獲得被動(dòng)標(biāo)量的相關(guān)信息，而不管其分子混合狀態(tài)，而來自同一示蹤劑的磷光發(fā)射顯示混合狀態(tài)脫落行為并揭示分子未混合流體的存在。通過結(jié)合來自熒光和磷光信號(hào)的信息，可以在探測(cè)器的每個(gè)像素處獲得分子混合流體分?jǐn)?shù)的即時(shí)定量測(cè)量。該方法實(shí)現(xiàn)了與以前的雙示蹤LIF方法相同的目標(biāo)，但只有一個(gè)示蹤器，大大減輕了儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)置的負(fù)擔(dān)。在一項(xiàng)研究中，研究人員演示了新的混合技術(shù)，該技術(shù)將強(qiáng)制的丙酮種子氮噴射流排放到周圍空氣中。該技術(shù)展示了分子混合噴射流流體分?jǐn)?shù)和噴射流流體混合效率的瞬時(shí)空間圖，并證明了該技術(shù)識(shí)別亞分辨率尺度攪拌的能力。

混合研究的常見方法是使用激光誘導(dǎo)熒光，LIF診斷方法定量映射被動(dòng)標(biāo)量場(chǎng)。在LIF中，將熒光示蹤劑預(yù)混到兩個(gè)混合流中的一個(gè)，在激光激發(fā)后使用電荷耦合器件(CCD)探測(cè)器測(cè)量示蹤劑的濃度。在液相研究中，經(jīng)常使用熒光染料。1983年;在氣相研究中，使用熒光示蹤劑如雙乙酰和丙酮現(xiàn)在已司空見慣。1992年，LIF測(cè)量由測(cè)量設(shè)備的空間和時(shí)間分辨特性(即探測(cè)器像素尺寸、圖像比等)決定的小采樣量?jī)?nèi)所含的熒光示蹤劑的平均濃度。如果采樣量大于流體中最小的混合尺度，就會(huì)出現(xiàn)困難，高雷諾數(shù)流通常是這種情況。在這些情況下，不可能確定測(cè)量分辨率體積內(nèi)的分子混合的真實(shí)程度，因此，被動(dòng)標(biāo)量技術(shù)傾向于過度預(yù)測(cè)分子混合流體的實(shí)際量。

各種混合變量的瞬時(shí)空間圖
a純射流流體部分；b射流流體總分?jǐn)?shù)；c分子混合噴射流體分餾；d混合效率。

描述了一種用于同時(shí)、定量、平面地測(cè)量氣流中長(zhǎng)時(shí)間混合的新方法。該技術(shù)是一種“冷化學(xué)”方法利用微量氧對(duì)示蹤劑如丙酮和雙乙酰的磷光進(jìn)行有效淬火。LIF的發(fā)射不被氧氣淬火，它對(duì)被動(dòng)標(biāo)量在氣體流中的行為提供了內(nèi)在的形成，而不論其分子的混合狀態(tài)。激光誘導(dǎo)的磷光信號(hào)被氧氣極大地淬火，顯示出依賴于混合狀態(tài)的行為，并揭示分子未混合流體的存在。通過結(jié)合來自熒光和磷光信號(hào)的信息，可以在探測(cè)器的每個(gè)像素處獲得分子混合流體分?jǐn)?shù)的瞬時(shí)、定量測(cè)量。用這種方法，即使最小的混合尺度沒有被重新測(cè)量，也能夠得到正確的分子混合估計(jì)。

這里介紹的方法使用單一示蹤劑，單激光器，和一個(gè)單(雙幀)探測(cè)器。它容納實(shí)現(xiàn)與雙示蹤劑LIF方法相同的目標(biāo)等人。但與大大降低儀器和實(shí)驗(yàn)裝置的負(fù)擔(dān)。通過對(duì)強(qiáng)制混合器的研究，說明了該技術(shù)的實(shí)施和應(yīng)用。

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