燃烧场吸收光谱断层诊断技术 装备学院学术专著PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 燃烧流场测量方法 1

1.1.1 测量方法分类 1

1.1.2 光谱学测量方法 2

1.2 激光吸收光谱技术的发展 4

1.2.1 激光器 4

1.2.2 分类 5

1.3 均匀流场诊断研究进展 6

1.4 非均匀流场一维诊断研究进展 9

1.5 非均匀流场二维诊断研究进展 10

1.5.1 基本原理 10

1.5.2 实验研究 11

1.5.3 算法研究 17

1.6 本书梗概 20

参考文献 21

第2章 激光与吸收光谱 27

2.1 激光及传播特性 27

2.1.1 Gauss光束及传播特性 28

2.1.2 ABCD定理 29

2.2 激光与物质相互作用 32

2.2.1 发射与吸收 32

2.2.2 谱线 34

2.2.3 Einstein理论 35

2.3 分子光谱的线型 36

2.3.1 Lorentz线型函数 36

2.3.2 Gauss线型函数 37

2.3.3 Voigt线型函数 38

2.3.4 Dicke-narrowing效应 39

2.4 线型分子的能级结构 40

2.4.1 线型分子的振动能级 41

2.4.2 线型分子的转动能级 41

2.4.3 线型分子振转跃迁的选择定则 43

2.5 吸收光谱技术 44

2.5.1 激光腔内吸收光谱 44

2.5.2 光腔增强吸收光谱 44

2.5.3 光腔衰荡光谱 45

2.5.4 傅里叶变换光谱 47

2.6 吸收光谱的应用 47

2.6.1 流场温度和组分浓度测量 47

2.6.2 流场速度测量 51

2.6.3 谱线选线原则 52

2.6.4 多谱线测量方案 53

参考文献 55

第3章 非均匀流场一维诊断方法 57

3.1 最小二乘法求解温度／浓度非均匀分布方法 57

3.1.1 形状拟合法 58

3.1.2 分区法 60

3.2 最小二乘法数值仿真举例 61

3.2.1 计算模型及谱线选择 61

3.2.2 仿真结果 63

3.3 最小二乘法实验举例 64

3.4 TDLAS气体质量流量测量仿真 66

3.4.1 速度测量基本原理 67

3.4.2 计算模型 68

3.4.3 质量流量测量仿真模块 69

3.5 质量流量数值仿真举例 70

3.5.1 流场分布 70

3.5.2 隔离段质量流量仿真结果 71

3.5.3 进气道唇口质量流量仿真结果 74

3.6 超声速流场气体参数测量 76

3.6.1 实验模型 76

3.6.2 数值模拟结果 77

3.6.3 实验测量结果 78

参考文献 81

第4章 滤波反投影算法的流场二维测量 82

4.1 计算机断层扫描技术的发展 82

4.2 基本原理 84

4.2.1 傅里叶切片定理 84

4.2.2 滤波反投影算法 85

4.3 扇形光束重建 87

4.3.1 扇形光束到平行光束的重排 87

4.3.2 等角采样的重建公式 90

4.3.3 等距采样的重建公式 93

4.4 数值仿真举例 94

4.4.1 气体分布模型 94

4.4.2 Gauss温度场重构 95

4.4.3 投影数目对重建结果的影响 98

4.4.4 噪声对重建结果的影响 99

4.5 应用举例 100

4.5.1 实验系统搭建 100

4.5.2 实验测量结果 102

参考文献 103

第5章 代数重建算法的流场二维测量 105

5.1 图像重建的离散模型 105

5.2 奇异值分解 107

5.3 代数重建算法 108

5.3.1 ART基本形式 108

5.3.2 ART其他形式 110

5.4 最优准则 112

5.4.1 最小二乘准则 112

5.4.2 最大均匀性准则和平滑准则 113

5.4.3 最大熵准则 115

5.5 FBP与ART重建算法的比较 115

5.6 光线分布参数对ART算法的影响 115

5.6.1 光束旋转角度的影响 115

5.6.2 光线数目对重建结果的影响 117

5.7 虚拟光线方法 121

5.7.1 虚拟光线方法的思想 121

5.7.2 非对称分布流场重建结果 122

5.8 应用举例 126

5.8.1 实验装置 126

5.8.2 吸收谱线拟合 128

5.8.3 温度场和浓度场重建结果 129

参考文献 132

第6章 光线分布优化方法 133

6.1 平行光束分布优化 133

6.1.1 流场分布模型 133

6.1.2 投影光线矩阵分析 133

6.1.3 光线分布等价形式 134

6.1.4 光线分布优化形式 137

6.1.5 温度分布对重建结果的影响 139

6.2 扇形光束分布优化 141

6.2.1 物理模型及光线分布原则 141

6.2.2 不同发射位置的优化结果 142

6.2.3 发射数目的对重建结果的影响 145

6.2.4 与平行光束投影结果的比较 148

6.2.5 实验验证 150

6.3 非规则光线分布 153

6.3.1 光线分布优化方法 154

6.3.2 气体分布模型及目标函数 155

6.3.3 ASA与SQP优化光线分布 156

6.3.4 与其他光线分布结果的比较 158

参考文献 160