火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置及方法，包括生成283.55nm激光、355nm激光并对两束激光进行传输并整形成片状激光后入射至燃烧室中碳氢燃料燃烧时的火焰区域；对355nm激光激发火焰组分CH<subgt;2</subgt;O所产生的第一荧光信号进行成像，成像得到火焰预热区瞬时结构；对所述283.55nm激光激发火焰组分OH所产生的第二荧光信号进行成像，成像得到火焰已燃区瞬时结构；利用脉冲纹影成像火焰区域的流场结构，利用纹影测速成像火焰区域的流场速度分布。本发明专利技术实现了火焰多区结构、纹影、纹影测速同步高时间分辨成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到火焰化学反应和湍流流场研究，尤其是一种火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置及方法。

技术介绍

1、湍流燃烧是一种火焰化学反应和湍流流场相互耦合的现象。目前对于湍流燃烧的成像方案，都是仅能实现单一火焰结构(或组分)与纹影的同步成像，单一的火焰结构成像、单一的流场成像或者单一的流场速度成像不能提供给足够信息，无法提供更丰富的火焰结构信息和流场速度信息，不利于湍流-火焰相互作用研究。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提出一种火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置及方法。

2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：

3、一方面，本专利技术提供一种火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置，包括：

4、283.55nm激光生成单元，用于生成283.55nm激光；

5、355nm激光生成单元，用于生成355nm激光；

6、片状激光生成单元，用于对283.55nm激光或355nm激光进行传输并整形成片状本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置，其特征在于，还包括图像处理单元，基于火焰预热区瞬时结构图像和火焰已燃区瞬时结构图像的乘积得到火焰释热区的瞬时结构图像。

3.根据权利要求1所述的火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置，其特征在于，所述纹影成像单元包括高能脉冲光源、聚光透镜、第一平面反射镜、第一凹面反射镜、第二凹面反射镜、第二平面反射镜、刀口、半透半反分光镜、第一纹影相机和第二纹影相机，所述高能脉冲光源用来产生纹影光，高能脉冲光源输出的光经聚光透镜聚焦，然后被第...

【技术特征摘要】

1.火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置，其特征在于，还包括图像处理单元，基于火焰预热区瞬时结构图像和火焰已燃区瞬时结构图像的乘积得到火焰释热区的瞬时结构图像。

3.根据权利要求1所述的火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置，其特征在于，所述纹影成像单元包括高能脉冲光源、聚光透镜、第一平面反射镜、第一凹面反射镜、第二凹面反射镜、第二平面反射镜、刀口、半透半反分光镜、第一纹影相机和第二纹影相机，所述高能脉冲光源用来产生纹影光，高能脉冲光源输出的光经聚光透镜聚焦，然后被第一平面反射镜引导至第一凹面反射镜，经第一凹面反射镜形成平行光穿过火焰区域，穿过火焰区域后平行入射至火焰区域另一侧的第二凹面反射镜，依次经第二凹面反射镜、第二平面反射镜后聚焦至刀口位置，纹影光经过半透半反分光镜，形成两份光分别进入第一纹影相机和第二纹影相机；通过控制高能脉冲光源的工作时间和两台纹影相机的曝光门宽，调节两台纹影相机的拍摄间隔；由于间隔已知，能利用脉冲纹影成像火焰区域的流场瞬时结构，利用纹影测速成像火焰区域的流场速度分布。

4.根据权利要求3所述的火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置，其特征在于，所述纹影光入射火焰区域的方向同所述片状激光入射火焰区域的方向垂直。

5.根据权利要求3所述的火焰结构、流场结构和流场速度同步成像的装置，其特征在于，对所述283.55nm激光生成单元、355nm激光生成单元、第一成像单元、第二成像单元以及纹影成像单元中的高能脉冲光源和两台纹影相机的工作时序进行控制，确保第一成像单元、第二成像单元以及纹影成像单元中两台纹影相机成像间互不干扰。

6.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明波，朱家健，万明罡，田轶夫，王振国，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：