由于撞击流流场内部流动系统的复杂性,其流场基本特征的线性控制、预测及分析均非常困难,而基于非线性分析方法与特征信息提取技术的发展,为撞击流混合器中非线性行为的研究,不仅提供一种新的技术手段,而且对于完善撞击流理论具有重大意义。本文围绕应用平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)技术测量双组分层式撞击流混合器内浓度场工作展开,借助希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)方法,提取浓度信号中的隐含信息,定义非线性特征参数来刻画混合器的流动特性,以期丰富发展关于撞击流混合器浓度场的描述,具体研究工作如下:实验采用PLIF技术测量了双组分层式撞击流混合器的浓度场,利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对浓度信号进行“筛分”,把浓度信号分解成一系列本征模态函数IMF1至IMFn,将本征模态函数作Hilbert变换,得到信号的时间-频率-能量分布的三维谱图,即Hilbert谱图。结果表明:源于IMF的局部能量与瞬时频率可呈现一个完整信号的时间-频率-能量分布,对非线性、非平稳信号分析较为理想。将经过EMD分解后的IMF分量进行希尔伯特-黄变换得到Hilbert谱与边际谱,由实验结果分析可知:双组分层式撞击流混合器内浓度信号,低频区具有能量值大且集中特点,而高频区能量值相对较小且分散;对比研究了不同工况下浓度信号的Hilbert谱与边际谱,研究发现喷嘴直径D与喷嘴间距L的不断增大,对浓度信号能量的变化均有一定影响,表现为先增大后减小趋势,分别在D=10mm、L=3D下能量出现峰值;而射流雷诺数Re的不断变化,浓度信号的能量随Re的增大而不断增加,对应地,通过边际谱表示的浓度幅值变化规律也佐证这一结论,进而说明在选择合适喷嘴规格的基础上,适当增大射流雷诺数能够增加流体接触面积,有效促进物料混合,增大反应效率。另外,对不同轴向X位置处的Hilbert谱与边际谱进行了初探,发现轴向X位置不断远离撞击中心,浓度信号能量呈先增大后减小,进一步验证了撞击流的基本原理。在不同工况下,通过定量分析浓度信号的各频段IMF能量分布及其转变,用能量特征值描述双组分层式撞击流混合器流场流型变化规律,将混合器由撞击中心位置处沿径向Y依次划分为轴向撞击区、涡旋区、径向撞击区,直接揭示了浓度信号能量分布与流体流型之间的内在规律,为撞击流流型识别提供了一个有力的定量依据。