微粒问题涉及到国民经济的各行各业,微粒粒度的大小和分布广泛影响着工业生产、环境保护、人身健康的方方面面。例如,各种燃料雾化装置所喷射的液滴大小及其分布的测试;病原细胞大小及其分布的检测;环保业中除尘效率的评定等等。所以微粒的粒度测量技术日益受到国内外研究学者的关注。在测量微粒粒度的众多方法中,光散射法以其特有的优势—适用性强、粒度测量范围宽、测量重复性好、快速实时、自动化和智能化程度高、干扰因素少、无破坏性、在线测量等一一而得到充分重视,是目前应用最广泛和最有发展前景的微粒测量技术。描述光散射的严格理论是经典的Mie光散射理论。它的适用对象是在单色平行光照射下处于均匀介质中的均匀球形粒子。通过微粒散射光谱的数值计算方法以及反演方程,可以获得微粒粒径的分布情况。但在真实情况下被测微粒的动态随机性(高斯光敏区内微粒速度分布、跟随性、位置分布、空间取向等动态随机性)对Mie散射光谱的有破坏作用,从而影响粒度仪的测量精度和结果。在这些因素中微粒的形貌和运动尤其对其散射产生很大的影响。因为对于任意形体的三维粒子,从其散射效果而言,均可视为由EPO面(即等相的2D散射截面)所产生的散射。而不同形体粒子对应着不同的EPO面,会获得不同的散射结果。尤其对于非球形的散射体,其空间的取向的变化,也即改变了其入射光对散射微粒的入射角,而这种变化对散射结果会产生直接的影响。而现有的粒子形体分布讨论多集中于球形和近似球形的椭球形,但在工业技术和生物医学界,非球形地粒子极为常见,其中细长的圆柱形微粒就是一类极具代表性的非球形粒子,例如纤维粒子或是管形细胞等均属这一类粒子。在对微粒粒度测量的光散射法的理论应用和现存问题讨论的基础上,针对真实形体微粒在光散射区运动的随机性对微粒粒度测量结果影响的问题,本文对流场中柱体微粒建立了特征模型,基于流场中的动力学理论,应用数值计算技术,系统研究了不同入射角和不同特征流场下微粒的取向特征,得到了取向时间和微粒形体特征以及流场之间的关系,为微粒粒度精确测量技术的提高提供了有力的支撑。本文共分五章:第一章为引言,介绍了微粒粒度测量的重要意义以及基本方法和现状,尤其是光散射法的测量方法和技术现状;第二章介绍了光散射法的基本理论,光散射理论在应用中和测量技术中存在的问题以及本文的工作;第三章介绍了作为圆柱形粒子模型的细长体基本理论;第四章将细长体理论应用与实际柱形粒子,得出结论。