一种用于研究柴油喷雾的高速多分幅激光全息摄影系统-农业工程学报.PDF

第 19 卷 第 1 期 农 业 工 程 学 报 V o l. 19　N o. 1 2003 年 1 月 T ransactions of the CSA E Jan. 　2003 87 一种用于研究柴油喷雾的高速多分幅激光全息摄影系统 1 2 2 何勇灵 , 郗大光 , 刘　宁 (北京航空航天大学; 　2. 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室) 摘　要: 针对瞬态密集型受限喷雾雾化机理的研究, 在实验方法上提出一种适合于瞬态完成的高速柴油喷雾雾化过程研究的 激光测试技术——高速多分幅激光全息摄影系统。实验结果表明, 通过该系统, 可在每秒2 万幅至 5 万幅的范围内连续拍摄多 幅全息图, 获取清晰的高速物体照片, 揭示出短时间间隔内的喷雾蒸发和结构变化过程。 关键词: 高速多分幅; 激光全息摄影技术; 柴油喷雾 中图分类号: TB 853. 22; T K421. 42　　　　文献标识码: A 　　　　文章编号:(2003) 不借助于频闪灯, 在拍摄高速射流喷射时, 得到的照片将 1　引　言 会变得模糊不清。针对这些不足, 本文采用全息技术, 建 燃油喷射过程包括燃油的雾化、蒸发以及与周围空 立了一套适合于射流破碎与雾化机理研究的高速分幅全 气混合等复杂的物理过程, 而内燃机的燃油喷雾又属于 息摄影系统, 并对柴油喷雾的雾化过程进行了实验研究。 瞬态密集型受限喷雾。这些给围绕喷雾机理而开展的实 2　试验装置与方法 验研究造成了极大的困难, 距离深刻认识燃油喷射雾化 机理还相当遥远, 还有大量的问题需要解决。迄今为止, 图 1 所示为本研究用于观察射流结构的装置“高速 由于对燃油喷雾发展过程的机理以及如何实现燃油喷雾 多分幅激光全息摄影系统”的原理布置图。该系统由一台 多脉冲红宝石激光、电光开关、分幅控制器、 光源 形态、粒径分布及贯穿等参数控制方面的认识还极为有 H e N e [ 1 ] 再现装置等部分组成。 限 , 远不能适应内燃机燃烧理论研究和实际发动机设 计的需要。因此, 瞬态燃油喷射雾化机理研究将是目前和 今后相当长一段时间内内燃机研究领域中最为紧迫的前 沿课题之一。 喷雾研究的深入和各种先进的测试技术的发展是分 不开的。从国内外已进行的大量研究来看[ 1～ 6 ] , 在对喷射 压力、环境压力、喷孔直径、燃油粘度和表面张力等因素 对液滴尺寸和分布的影响、液滴瞬态分布特性、喷雾的蒸 发特性等方面的研究中, 除采用经典的液侵法、印痕法、 冷冻法外, 近年来还发展了高速摄影法、激光全息法、散 射法、衍射法、激光多普勒技术(LDA ) 、激光相位多普勒 技术(PDA ) 、纹影法、阴影法、激光光片技术、激光诱导 荧光法、计算机层析技术(CT ) 等多种先进光学方法。 图 1　高速多分幅激光全息摄影系统原理图 对液体射流破碎与雾化机理问题, 人们最关心的是 . 1　 F ig Sketch of h igh speed m ulti fram e 射流未破碎之前的发展情况。实验研究的范围主要集中