›› 2012, Vol. ›› Issue (06): 1453-1458.
程鹏1, 王伟东2, 李晓冰3, 蒋俊光2, 池俊成4, 郭英男1
CHENG Peng1, WANG Wei-dong2, LI Xiao-bing3, JIANG Jun-guang2, CHI Jun-cheng4, GUO Ying-nan1
摘要: 设计了一种多级光学环腔串联的激光脉冲外整形光路。在气体自发拉曼散射激发系统中,有效地避免了在强激光脉冲功率密度条件下所造成的气体裂解、石英玻璃窗口损坏及可燃气体点燃等现象的发生,可大幅度提高弱的气体拉曼信号的信噪比。通过数值模拟优化设计,第一腔的延迟时间为原始激光的脉宽半高宽(FWHM),各腔间的延迟时间比是2的倍数,分束镜的分束比为30%~50%。使用两个光学环腔,可以将脉宽为6.5 ns、能量为400 mJ原激光展宽整形到35 ns,激光峰值功率降低了20%左右,并小于0.02 GW。在混合气体样池中完成了基于激光拉曼光谱定量的浓度测量。该技术可进一步应用在光学发动机中混合气浓度和温度场的定量测定。
中图分类号:
| [1] Zhao Hua, Ladommatos N. Engine Combustion Instrumentation and Diagnostics[M]. Pennsylvania: Society of Automotive Engineers, 2001. [2] 朱德忠. 热物理激光测试技术[M]. 北京:科学出版社,1990. [3] Miles P C. Raman line imaging for spatially and temporally resolved mole fraction measurement in internal combustion engines[J]. Applied Optics, 1999, 38(9): 1714-1732. [4] Hicks Y R, De Groot W A, Locke R J, et al. Combustion Temperature Measurement by Spontantaneous Raman Scattering in a Jet-A Fueled Gas Turbine Combustor Sector[M]. USA:NASA/TM, 2002. [5] Barlow R S,Miles P C. A shutter-based line-imaging system for single-shot Raman scattering measurements of gradients in mixture fraction[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2000,28(1):269-277. [6] Kaiser S M, Koch M, Wensing P, et al. Optical investigations on partially premixed diesel combustion for different operating parameters[C]//SAE Paper, 2008-01-0041. [7] Gittins C M, Shenoy S U, Aldag H R, et al. Measurements of major species in a high pressure gas turbine combustion simulator using Raman scattering[C]//AIAA Paper,2000-0772. [8] Eckbreth A C, Eckbreth A C, Eckbreth E C. Laser Diagnostics for Combustion Temperature and Species[M].(Second edition). Florida, USA: CRC Press,1996. [9] Radziemski L J,Cremers D A. Laser-induced Plasma and Applications[M]. New York:Marcel Dekker Inc, 1998. [10] Chen Y L,Lewis J W L. Visualization of laser-induced breakdown and ignition[J]. Optics Express,2001,9(7):360-372. [11] Strommen D P, Nakamoto K. Laboratory Raman Spectroscopy[M]. New York:John Wiley & Sons Inc, 1984. [12] Smith J R. Instantaneous temperature and density by spontaneous Raman scattering in a piston engine[J]. AIAA Journal,1980,80:1-16. [13] Grünefeld G, Beushausen V, Andresen P, et al. Spatially resolved Raman scattering for multi-species and temperature analysis in technically applied combustion system: spray flame and four cylinder in-line engine[J]. Applied Physics B: Lasers and Optics, 1994, 58(4):333-342. [14] Miles P C, Hinze P C. Characterization of the mixing of fresh charge with combustion residuals using laser Raman scattering with broadband detection[C]//SAE Paper, 981428. [15] Zhao H,Zhang S. Quantitative measurements of in-cylinder gas composition in a controlled auto-ignition combustion engine[J]. Measurement Science & Technology,2008,19(1):015409-015418. [16] 包成玉,常栋梁,王德武,等. 分光镜法激光脉冲展宽器的研制[J]. 清华大学学报:自然科学版,1998(11):108-110. Bao Cheng-yu, Chang Dong-liang,Wang De-wu, et al. Development of laser pulse stretcher using beam splitter[J]. Journal of Tsinghua University(Engineering and Technology),1998(11):108-110. |
| [1] | 董伟,宋佰达,邱立涛,孙昊天,孙平,蒲超杰. 直喷汽油机暖机过程中两次喷射比例对燃烧和排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1755-1761. |
| [2] | 林学东, 江涛, 许涛, 李德刚, 郭亮. 高压共轨柴油机起动工况高压泵控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1436-1443. |
| [3] | 李志军, 汪昊, 何丽, 曹丽娟, 张玉池, 赵新顺. 催化型微粒捕集器碳烟分布及其影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1466-1474. |
| [4] | 秦静, 徐鹤, 裴毅强, 左子农, 卢莉莉. 初始温度和初始压力对甲烷-甲醇裂解气预混层流燃烧特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1475-1482. |
| [5] | 宫洵, 蒋冰晶, 胡云峰, 曲婷, 陈虹. 柴油机主-从双微元Urea-SCR系统非线性状态观测器设计与分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1055-1062. |
| [6] | 钟兵, 洪伟, 金兆辉, 苏岩, 解方喜, 张富伟. 进气门早关液压可变气门机构运动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 727-734. |
| [7] | 席雷, 徐亮, 高建民, 赵振, 王明森. 厚壁矩形带肋通道内蒸汽流动及传热特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 752-759. |
| [8] | 李龙, 张幽彤, 左正兴. 变负载控制在自由活塞内燃发电机的缸压控制中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 473-479. |
| [9] | 田径, 刘忠长, 刘金山, 董春晓, 钟铭, 杜文畅. 基于燃烧边界参数响应曲面设计的柴油机性能优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 159-165. |
| [10] | 卫海桥, 裴自刚, 冯登全, 潘家营, 潘明章. 压电喷油器多次喷射对GDI汽油机颗粒物排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 166-173. |
| [11] | 李志军, 何丽, 姜瑞, 申博玺, 孔祥金, 刘世宇. 柴油机微粒捕集器灰分分布对其压降的影响评价[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1760-1766. |
| [12] | 郭亮, 杨文昭, 王云开, 孙万臣, 程鹏, 李国良. 废气再循环对丁醇/柴油混合燃料发动机的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1767-1774. |
| [13] | 虞浏, 刘忠长, 刘江唯, 杜宏飞, 许允. 直喷汽油机喷雾粒径特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1482-1488. |
| [14] | 刘忠长, 腾鹏坤, 田径, 许允, 亓升林, 于凯波. 二级增压柴油机旁通阀调节特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 796-803. |
| [15] | 彭玮, 李国祥, 闫伟. 适用于发动机散热器的壁面函数改进[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 804-810. |
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