【摘 要】
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碳烟是大气中主要污染物,也是危害人类生命健康的重要因素。为了从根源上控制燃烧过程中的碳烟排放,必须深入地进行碳烟生成机理的研究。层流火焰是研究碳烟生成机理的理想对象,温度和碳烟体积分数是验证碳烟生成机理准确性的重要依据。因此,本文以层流火焰为研究对象,主要基于光谱辐射法（SSE）开发了温度和碳烟体积分数的测量研究:首先,基于SSE方法搭建了一套对冲扩散火焰的测试系统,开发了一种用于该火焰的精准定位
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碳烟是大气中主要污染物,也是危害人类生命健康的重要因素。为了从根源上控制燃烧过程中的碳烟排放,必须深入地进行碳烟生成机理的研究。层流火焰是研究碳烟生成机理的理想对象,温度和碳烟体积分数是验证碳烟生成机理准确性的重要依据。因此,本文以层流火焰为研究对象,主要基于光谱辐射法（SSE）开发了温度和碳烟体积分数的测量研究:首先,基于SSE方法搭建了一套对冲扩散火焰的测试系统,开发了一种用于该火焰的精准定位方法,提高了SSE测量的位置精度,并发展了基于该系统的热电偶辐射强度标定方法。以乙烯对冲扩散火焰为研究对象,基于SSE方法进行了温度和碳烟体积分数的测量,验证了对冲扩散火焰准一维的性质,对比了层析反演和准一维假设对实验结果的影响。通过实验数据比对,验证了SSE方法进行对冲扩散火焰温度和碳烟体积分数测量的可行性。其次,为了有效地降低SSE实验的测量误差,以对冲扩散火焰为研究对象,通过数值模拟的方式定量地研究了各因素对温度和碳烟体积分数测量的影响。研究结果表明,光谱仪读取噪音导致低温区温度和碳烟体积分数的测量严重失真。忽略碳烟的自吸收效应,碳烟体积分数将被高估,温度将被低估,且利用更长波段的辐射数据,可以一定程度上降低其影响。标定源温度误差导致的辐射强度标定误差只影响温度测量精度,光阑孔径误差只影响碳烟体积分数的测量精度。碳烟吸收函数E（m）λ的不确定性是温度和碳烟体积分数测量的主要误差来源,因此提高E（m）λ准确性是降低SSE测量误差的极有效手段。然后,以乙烯平板预混火焰为研究对象,基于SSE方法和消光法分别搭建实验测试系统。利用SSE方法研究了各因素对平板预混火焰温度和碳烟体积分数的影响。研究结果表明,降低当量比、增加预混气体出口速度、增加保护气体出口速度均会导致温度降低,碳烟体积分数增加。增加滞止板高度将会改变火焰的形状,导致温度增加而碳烟体积分数降低。最后,为了得到碳烟吸收函数E（m）λ的模型,提高SSE测量的精度,以对冲扩散火焰和平板预混火焰为研究对象,利用SSE方法和消光法的测量结果进行比对,推导了碳烟吸收函数E（m）λ的模型,并利用此模型进行了SSE方法测量结果的修正,验证了该方法的可行性,降低了E（m）λ的不确定性,但E（m）λ的精确度还需进一步提高。
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