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基于高速CCD和三基色测温的柴油机燃烧过程可视化研究

作　者: 杨绪元
导　师: 左承基
学　校: 合肥工业大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 可视化发动机三基色法彩色温度测量火焰温度
分类号: TK421.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 111次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,可视化发动机以及相关的光学测试方法在内燃机缸内燃烧过程研究中得到了广泛的应用。可视化将数据所代表的自然现象过程形象、直观地表达出来,有助于科研者和决策者对所面临的问题形成一个清晰地图像,能帮助人们对自然现象过程的理解。三基色测温法是研究柴油机火焰燃烧温度分布的一种有效的光学测试方法,它使我们对内燃机燃烧过程可以有更深入的认识。本文首先全面详细地论述了可视化发动机的各种形式以及燃烧过程的测试分析方法,完成了视窗上置式单缸可视化柴油机的设计工作,特别设计了带有凸台的套筒结构来防止燃烧室漏气,同时为可视化发动机配备同步的高速摄影机系统。本文另外还设计了一套缸盖快速卸载机构以减少试验中对石英玻璃去污的时间。此后,详细介绍了三基色测温的基本原理和关键技术。本文另一部分为试验研究内容。首先对三基色法系统进行了标定,利用乙炔火焰作为标定火焰源,与热电偶测温相比较,探讨了系统的测温精度。之后,利用拍摄所获得的火焰照片对燃烧过程进行分析,并利用基于三基色测温原理开发的CMS-2002彩色温度测量系统对燃烧火焰温度进行分析。研究结果表明,采用三基色测温法分析出的缸内燃烧温度场分布与实际情况较为一致。由于该方法具有能准确、直观、迅速地得出火焰温度场分布规律等优点,所以适用于分析内燃机这类高速变化的燃烧过程,可以为认识内燃机的燃烧机理提供一个有效的工具。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-12
第一章绪论  12-25
  1.1 研究的目的和意义  12-13
  1.2 内燃机燃烧可视化的研究进展  13-23
    1.2.1 可视化发动机  13-16
    1.2.2 内燃机燃烧过程的测试方法  16-23
  1.3 本文主要研究内容及结构  23-25
第二章柴油机燃烧可视化系统  25-38
  2.1 可视化发动机原机  25
  2.2 可视化发动机系统  25-32
    2.2.1 可视窗口的选择  26-28
    2.2.2 石英玻璃  28-30
    2.2.3 快卸机构  30-32
  2.3 可视化发动机起动  32-33
  2.4 高速CCD 摄影机  33-37
    2.4.1 摄影机  33-35
    2.4.2 FASTCAM-ultima512 软件操作  35-37
  2.5 本章小结  37-38
第三章彩色三基色测温原理  38-47
  3.1 相关理论基础  38-43
    3.1.1 相关光学原理  38
    3.1.2 相关色度学原理  38-42
    3.1.3 相关辐射学原理  42-43
  3.2 三基色温度测量原理  43-45
    3.2.1 描述物体辐射的普朗克定律  43-44
    3.2.2 彩色三基色温度辐射测量原理  44-45
  3.3 温度求解  45-46
    3.3.1 发射率模型的选取  45
    3.3.2 温度计算  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章柴油机燃烧温度场可视化分析  47-60
  4.1 CMS-2002 彩色测温系统  47-49
    4.1.1 CMS-2002 彩色测温系统简介  47-48
    4.1.2 CMS-2002 对分析数据的要求  48-49
  4.2 系统温度标定  49-51
  4.3 柴油机燃烧可视化分析  51-59
    4.3.1 可视化实验  51-52
    4.3.2 燃烧过程分析  52-55
    4.3.3 燃烧温度场分析  55-59
  4.4 误差来源分析  59
    4.4.1 RGB 分度误差  59
    4.4.2 发射率模型误差  59
    4.4.3 实验系统误差  59
  4.5 本章小结  59-60
第五章全文总结与展望  60-62
  5.1 全文总结  60
  5.2 对未来工作的展望及建议  60-62
参考文献  62-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66

基于高速CCD和三基色测温的柴油机燃烧过程可视化研究

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