【摘 要】
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随着流场可视化技术的不断发展,对流场结构的研究也在不断深入,密度作为气态流体的基本特性之一,能够揭示流场的结构特性,因此可以通过测量不同位置的流体密度来对流场结构进行分析。目前测量空气流场密度的方法大多是根据透过流场光线的折射来计算流场的密度变化,这种方法的时空分辨率较低。近些年来随着平面激光诱导荧光（PLIF）方法的不断发展,应用PLIF技术来测量流场结构与密度的研究越来越多,它具有高时空分辨率
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随着流场可视化技术的不断发展,对流场结构的研究也在不断深入,密度作为气态流体的基本特性之一,能够揭示流场的结构特性,因此可以通过测量不同位置的流体密度来对流场结构进行分析。目前测量空气流场密度的方法大多是根据透过流场光线的折射来计算流场的密度变化,这种方法的时空分辨率较低。近些年来随着平面激光诱导荧光（PLIF）方法的不断发展,应用PLIF技术来测量流场结构与密度的研究越来越多,它具有高时空分辨率的特点。但是目前对于PLIF技术的大部分研究少有将其应用到空气流场的密度测量中,因此本文提出一种基于PLIF技术的空气流场密度测量方法。目前PLIF技术大多采用单示踪剂方法来进行流场研究,但是单示踪剂仅能建立荧光强度与示踪剂本身的浓度之间的关系。因此本文采用双示踪剂PLIF方法,选取丙酮和甲苯作为示踪剂。根据甲苯的氧气猝灭效应可以将示踪剂与氧气联系起来,进而将双示踪剂的浓度与空气的浓度联系起来,达到测量整个空气流场密度的目的。根据双示踪剂的吸收光谱与荧光光谱,确定了激发双示踪剂的激发波长和获取双示踪剂荧光图像使用的滤光片。设计实验并测量了常温下甲苯的氧气猝灭系数,通过实验得到了合适的双示踪剂的混合比和示踪剂的浓度范围,,并依此混合比进行标定实验。根据确定下来的混合比进行了双示踪剂混合情况下的示踪剂荧光强度与浓度之间关系的标定,得到示踪剂荧光强度与浓度之间的关系。根据拟合的表达式和测量出来的氧气猝灭系数进行静态空气流场密度的测量实验,将拍摄得到双示踪剂荧光图像的荧光强度,通过密度测量理论计算出空气流场的密度,测量的流场密度值与实际值之间的误差小于20%,说明了双示踪剂PLIF测量空气流场密度的可行性,但实验存在一定的误差,对实验存在的误差进行了分析。今后应完善对双示踪剂相互影响的理论研究,对后续的测量动态流场密度提供理论基础。
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