CN109060294A - 一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法 - Google Patents

一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109060294A
CN109060294A CN201810430469.7A CN201810430469A CN109060294A CN 109060294 A CN109060294 A CN 109060294A CN 201810430469 A CN201810430469 A CN 201810430469A CN 109060294 A CN109060294 A CN 109060294A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spraying
gas phase
ultraviolet
light
air blast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810430469.7A
Other languages
English (en)
Inventor
玄铁民
何志霞
王谦
钟汶君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201810430469.7A priority Critical patent/CN109060294A/zh
Publication of CN109060294A publication Critical patent/CN109060294A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法，涉及喷雾动力学领域，本试验装置通过一个紫外线灯和一个光圈创建一个紫外光点光源，然后通过一个凸透镜形成可覆盖整个视窗的平行光；测试前将目标燃油混入对紫外光具有高吸收特性的燃油组分，当紫外光的平行光束穿过气相喷雾后通过一个凸透镜将光束汇集到一个加载滤波片与高速像增强器的高速数码相机中；此滤波片的波长与入射紫外光的波长相对应，由于气相喷雾对紫外光的吸收，使得获得照片上喷雾部分光强较弱，而其余背景光部分光强较强，因此可以将喷雾轮廓很好的区分开来。

Description

一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及 方法
技术领域
本发明涉及动力机械的喷雾动力学研究领域，尤其涉及到一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法。
背景技术
在准静态环境下，纹影法利用油气混合的密度梯度可以将喷雾区域和背景光很好的区分开来，因此纹影法在研究喷雾动力学方面得到了广泛应用。但是，在强气流运动的背景环境下应用纹影法时，当喷雾贯穿距离达到一定长度后，喷雾前端被稀释，密度梯度减小，另外强气流运动使环境湍流剧烈，因此纹影法很难将喷雾区域和环境气体区分开来。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种能够在强气流运动背景环境下对喷雾气相轮廓准确测量的可视化实验装置。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的：
一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，包括光照系统和光采集系统；所述光照系统从右到左包括紫外线灯、光栅和第一凸透镜；所述光采集系统从右到左包括第二凸透镜、紫外线带通滤波片、高速像增强器和高速数码相机；所述光照系统和光采集系统之间设置有背景容器；背景容器的左右两侧开设有第一光学窗口和第二光学窗口。
进一步的，所述紫外线灯可产生紫外线，光栅置于第一凸透镜的焦距位置。
进一步的，所述高速像增强器的前面放置一个与入射紫外光波长对应的带通滤波片。
进一步的，带通滤波片放置于凸透镜的焦距位置。
进一步的，目标燃油内混入对紫外线光具有高吸收特性的燃油组分。
基于一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置的方法，包括如下步骤：
步骤一：对目标测试燃油混合一定比例的对紫外光具有强吸收特性的燃油组分；
步骤二：用一个紫外线灯和一个光栅创建一个连续的紫外线点光源；将光栅放置在凸透镜焦距处，创造一束平行的紫外线光；
步骤三：在触发喷油器喷油信号同时触发高速数码相机和高速增强器开始记录图像；当平行的紫外线光穿过油气混合物时，喷雾气相会对紫外线光吸收，穿透过紫外线光以及背景光会被凸透镜聚集到加载紫外线滤波片和高速增强器的高速数码相机中；
步骤四：用Matlab软件对步骤三中得到的图像进行处理设定边界值，得到喷雾气相的轮廓曲线。
进一步的，步骤四中，利用Beer-lambert原理，通过喷雾前光强和喷雾后光强的比值计算喷雾的光学厚度KL值；获得图像中，有喷雾气相部分存在KL值，且光学路径越宽KL值越高，没有喷雾部分KL值趋近于零，因此可以对KL设定临界值很好的区分喷雾区域和环境气体区域。
有益效果：
1.该测量装置将紫外线背景光与带有高速像增强器的高速数码相机结合起来，准确捕捉高强气流背景环境下的气相轮廓，进而开展喷雾动力学方面的研究。
2.与传统纹影技术相比，环境气流运动对本发明技术影响非常小。因此，本发明装置适用工况范围更广。
附图说明
图1为本发明涉及到的一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置。
1、紫外线灯；2、光栅；3、第一凸透镜；4、光学窗口；5、背景容器；6、喷油器；7、光学窗口；8、第二凸透镜；9、紫外线带通滤波片；10、高速像增强器；11、高速数码相机。
具体实施方式
为对本发明做进一步的了解，现下面结合附图对本发明进行进一步说明。
结合附图1，一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，,包括光照系统和光采集系统；所述光照系统从右到左包括紫外线灯1、光栅2和第一凸透镜3；所述光采集系统从右到左包括第二凸透镜8、紫外线带通滤波片9、高速像增强器10和高速数码相机11；所述光照系统和光采集系统之间设置有背景容器6；背景容器6的左右两侧开设有第一光学窗口4和第二光学窗口8。所述紫外线灯1可产生紫外线，光栅2置于第一凸透镜3的焦距位置。所述高速像增强器10的前面放置一个与入射紫外光波长对应的带通滤波片9。带通滤波片9放置于凸透镜8的焦距位置。目标燃油内混入对紫外线光具有高吸收特性的燃油组分。
一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量方法，包括如下步骤：
步骤一：对目标测试燃油混合一定比例的对紫外光具有强吸收特性的燃油组分；
步骤二：用一个紫外线灯1和一个光栅2创建一个连续的紫外线点光源；将光栅2放置在凸透镜3焦距处，创造一束平行的紫外线光；
步骤三：在触发喷油器喷油信号同时触发高速数码相机11和高速增强器10开始记录图像；当平行的紫外线光穿过油气混合物时，喷雾气相会对紫外线光吸收，穿透过紫外线光以及背景光会被凸透镜聚集到加载紫外线滤波片9和高速增强器10的高速数码相机中11；
步骤四：用Matlab软件对步骤三中得到的图像进行处理设定边界值，得到喷雾气相的轮廓曲线。步骤四中，利用朗伯一比尔定律(Beer-lambert)，通过喷雾前光强和喷雾后光强的比值计算喷雾的光学厚度KL值；获得图像中，有喷雾气相部分存在KL值，且光学路径越宽KL值越高，没有喷雾部分KL值趋近于零，因此可以对KL设定临界值很好的区分喷雾区域和环境气体区域。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，包括光照系统和光采集系统；所述光照系统从右到左包括紫外线灯(1)、光栅(2)和第一凸透镜(3)；所述光采集系统从右到左包括第二凸透镜(8)、紫外线带通滤波片(9)、高速像增强器(10)和高速数码相机(11)；所述光照系统和光采集系统之间设置有背景容器(6)；背景容器(6)的左右两侧开设有第一光学窗口(4)和第二光学窗口(8)。
2.根据权利要求1所述的一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，所述紫外线灯(1)可产生紫外线，光栅(2)置于第一凸透镜(3)的焦距位置。
3.根据权利要求1所述的一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，所述高速像增强器(10)的前面放置一个与入射紫外光波长对应的带通滤波片(9)。
4.根据权利要求1所述的一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，带通滤波片(9)放置于凸透镜(8)的焦距位置。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置，其特征在于，目标燃油内混入对紫外线光具有高吸收特性的燃油组分。
6.根据权利要求1至4任一项所述的基于一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：对目标测试燃油混合一定比例的对紫外光具有强吸收特性的燃油组分；
步骤二：用一个紫外线灯(1)和一个光栅(2)创建一个连续的紫外线点光源；将光栅(2)放置在凸透镜(3)焦距处，创造一束平行的紫外线光；
步骤三：在触发喷油器喷油信号同时触发高速数码相机(11)和高速增强器(10)开始记录图像；当平行的紫外线光穿过油气混合物时，喷雾气相会对紫外线光吸收，穿透过紫外线光以及背景光会被凸透镜聚集到加载紫外线滤波片(9)和高速增强器(10)的高速数码相机中(11)；
步骤四：用Matlab软件对步骤三中得到的图像进行处理设定边界值，得到喷雾气相的轮廓曲线。
7.根据权利要求6所述的基于一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置的方法，其特征在于，步骤四中，利用Beer-lambert原理，通过喷雾前光强和喷雾后光强的比值计算喷雾的光学厚度KL值；获得图像中，有喷雾气相部分会存在KL值，且光学路径越宽KL值越高，没有喷雾部分KL值趋近于零，可以对KL设定临界值很好的区分喷雾区域和环境气体区域；此临界值可以设定为未产生喷雾图像中，由背景噪声产生最大KL值的两倍。
CN201810430469.7A 2018-05-08 2018-05-08 一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法 Pending CN109060294A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810430469.7A CN109060294A (zh) 2018-05-08 2018-05-08 一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810430469.7A CN109060294A (zh) 2018-05-08 2018-05-08 一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109060294A true CN109060294A (zh) 2018-12-21

Family

ID=64820054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810430469.7A Pending CN109060294A (zh) 2018-05-08 2018-05-08 一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109060294A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103792090A (zh) * 2013-07-12 2014-05-14 江苏大学 一种柴油机缸内喷雾与燃烧可视化测试装置及测试方法
CN104252623A (zh) * 2014-09-04 2014-12-31 华中科技大学 一种高温蒸发型喷雾纹影图像识别与测量方法
CN106593718A (zh) * 2016-11-14 2017-04-26 江苏大学 一种结合纹影技术和piv技术的双燃料射流研究装置及其方法
CN107420241A (zh) * 2017-06-26 2017-12-01 中国人民解放军装甲兵工程学院 定容弹及具有该定容弹的喷油器喷雾可视化测试系统
CN107727401A (zh) * 2017-10-18 2018-02-23 中北大学 一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103792090A (zh) * 2013-07-12 2014-05-14 江苏大学 一种柴油机缸内喷雾与燃烧可视化测试装置及测试方法
CN104252623A (zh) * 2014-09-04 2014-12-31 华中科技大学 一种高温蒸发型喷雾纹影图像识别与测量方法
CN106593718A (zh) * 2016-11-14 2017-04-26 江苏大学 一种结合纹影技术和piv技术的双燃料射流研究装置及其方法
CN107420241A (zh) * 2017-06-26 2017-12-01 中国人民解放军装甲兵工程学院 定容弹及具有该定容弹的喷油器喷雾可视化测试系统
CN107727401A (zh) * 2017-10-18 2018-02-23 中北大学 一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹嘉伟等: "柴油燃烧火焰中碳烟生成的特性试验", 《内燃机学报》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4706978B2 (ja) 流体計測システム及びコンピュータプログラム
US11371878B2 (en) Optical detection of vibrations
CN105424558A (zh) 一种采用蓝光背光照明的燃烧颗粒多参数测量装置及方法
Desantes et al. An experimental analysis on the evolution of the transient tip penetration in reacting Diesel sprays
ATE302978T1 (de) System zur kontrastreichen und verzerrungsarmen bilderfassung
Pastor et al. Application of optical diagnostics to the quantification of soot in n-alkane flames under diesel conditions
Zhou et al. Study on imaging method for measuring droplet size in large sprays
Goschütz et al. Endoscopic imaging of early flame propagation in a near-production engine
TW201506406A (zh) 流體分析方法及流體分析系統
Pastor et al. Schlieren methodology for the analysis of transient diesel flame evolution
CN104236457A (zh) 以红外光源作为散斑靶标的数字散斑测量装置及测量方法
Mancaruso et al. Analysis of the pilot injection running Common Rail strategies in a research diesel engine by means of infrared diagnostics and 1d model
CN103185706A (zh) 无组织排放颗粒物烟羽不透光度的激光测量方法和装置
CN203011419U (zh) 一种多光学传感器光轴平行性数字检校仪
CN105044110B (zh) 一种二氧化硫气体成像遥测方法与装置
Steinvall et al. Active and passive short-wave infrared and near-infrared imaging for horizontal and slant paths close to ground
Li et al. Liquid film thickness measurements on a plate based on brightness curve analysis with acute PLIF method
CN109060294A (zh) 一种强气流运动背景环境下喷雾气相可视化的测量装置及方法
Knorsch et al. Comparison of shadowgraph imaging, laser-Doppler anemometry and X-ray imaging for the analysis of near nozzle velocities of GDI fuel injectors
CN104296691B (zh) 基于机器视觉的飞机发动机尾部轮廓测量装置及方法
Xu et al. Simulation of laser jamming and its influence on CCD imaging performance
CN108037139A (zh) 一种光扩散板的ccd检测方法
CN104729705B (zh) 逆光检测装置
CN205067360U (zh) 一种二氧化硫气体成像遥测装置
Bjørgen et al. Diffuse back-illuminated extinction imaging of soot: effects of beam steering and flame luminosity

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181221