激光诱导荧光技术 在水体标量场测量中的应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1荧光现象 2

1.2 LIF技术测量浓度场和温度场原理 5

1.2.1 LIF技术测量浓度场原理 5

1.2.2 LIF技术测量温度场原理 7

1.3 LIF技术初期应用 8

参考文献 11

第2章 PLIF技术测量浓度场系统 14

2.1激光器的选择 14

2.2荧光物质的选择及其光谱分析 16

2.2.1荧光物质的选择 16

2.2.2荧光素钠的激发和发射光谱分析 17

2.2.3荧光素钠的紫外分析 19

2.2.4截止滤光片的选择及其透光分析 20

2.3 PLIF技术的光学、图像采集和图像处理系统 22

2.3.1光学系统 22

2.3.2图像采集系统 24

2.3.3图像处理系统 24

2.4荧光强度的影响因素分析 26

2.4.1浓度对荧光强度的影响 26

2.4.2激光功率对荧光强度的影响 27

2.4.3温度对荧光强度的影响 28

2.4.4 pH对荧光强度的影响 29

2.4.5截止滤光片对荧光强度的影响 29

2.5二维数字校正理论和方法 30

2.5.1二维荧光强度分布 30

2.5.2参数Hm和f的确定 32

2.5.3参数ε和α的确定 32

2.5.4二维数字校正方法 34

参考文献 35

第3章 PLIF技术测量自由紊动射流 36

3.1射流时均浓度和瞬时浓度 37

3.2射流脉动浓度和能谱 39

3.3射流浓度分布特征 41

3.4获得高质量PLIF图像的要点 43

参考文献 44

第4章 PLIF技术测量横流中的紊动射流 45

4.1横流中垂向纯射流的流动特征 45

4.1.1静止水域中“浅水”概念及隆起高度的计算 45

4.1.2有横流时流动转变条件的确定 50

4.1.3有横流时的“浅水”概念 54

4.1.4小结 55

4.2 PLIF试验和测量装置 55

4.2.1水槽和模拟污染物排放系统 55

4.2.2 PLIF系统的布置 57

4.3污染源浓度的选择 58

4.4测量工况的基本参数及浓度测量结果 58

4.4.1工况Ⅰ 59

4.4.2工况Ⅱ 64

4.4.3工况Ⅲ 67

4.4.4工况Ⅳ 67

4.4.5工况Ⅴ 69

4.5浓度分布特征分析 75

4.5.1时均浓度与瞬时浓度的比较 75

4.5.2马蹄形结构、分叉现象和尾涡 75

4.5.3单孔射流边界和中心线 76

4.5.4单孔射流轴线 78

4.6小结 80

参考文献 80

第5章 PLIF技术在湍流机理研究的应用 83

5.1引言 83

5.1.1分形与分维概念 84

5.1.2分形理论的意义及其在流体力学中的应用 87

5.2分维测量方法及测量软件的检验 92

5.2.1分维测量方法 92

5.2.2测量软件的检验 94

5.2.3分维测量的不确定性问题 96

5.3紊动射流的分维测量及分析 97

5.3.1射流分维尺度的上、下临界点 99

5.3.2射流分维D沿程的变化 100

5.3.3射流分维D随C/C0的变化 100

5.3.4完全发展湍流的分维 102

5.3.5问题讨论 103

5.3.6湍流分形特征的评价 105

5.4小结和展望 106

参考文献 108

第6章 PLIF技术的现状及展望 111

6.1 PLIF技术的现状和发展 111

6.1.1从LIF技术到3DLIF技术 111

6.1.2传统激光器和片光源技术 112

6.1.3片光源扫描方式 117

6.1.4激光波长与荧光物质的匹配 118

6.1.5 PLIF的校正技术 122

6.1.6 PLIF技术测量速度场 122

6.2 PLIF技术在流体测量中的广泛应用 125

6.2.1火焰燃烧 125

6.2.2高速气动力学 128

6.2.3传热传质 129

6.2.4环境水力学 130

6.3 PLIF技术测量设备的现状 132

6.4 3DLIF三维测量设备研发的重要性 134

6.4.1 3DLIF技术对科学研究的重要性 135

6.4.2对促进国家经济社会发展的作用 136

6.4.3 3DLIF技术对工程建设的作用 137

6.5 3DLIF三维测量设备研发的关键技术 138

6.5.1总体设计与系统集成技术 138

6.5.2大尺寸矩形均匀片光源技术 138

6.5.3扫描运动平台设计和制造技术 140

6.5.4图像同步高速采集与存储技术 141

6.5.5标定和校正以及三维重构技术 142

6.6与国外同类设备的比较 143

参考文献 144

第7章 3DLIF技术测量三维浓度场和温度场设备研发的技术方案 155

7.1总体技术方案 155

7.1.1总体框架 155

7.1.2需求分析 157

7.1.3技术路线 158

7.1.4技术难点 159

7.1.5 3DLIF技术测量浓度场（温度场）研发设备总体技术指标 160

7.2激光器和片光源分系统 160

7.2.1大尺寸矩形均匀片光源关键技术 160

7.2.2大尺寸矩形均匀片光源解决方案 162

7.3扫描运动平台分系统 166

7.3.1片光源扫描平台 167

7.3.2相机运动平台 169

7.4图像采集和存储分系统 169

7.4.1高速图像采集系统 169

7.4.2高速图像存储系统 171

7.4.3 UPS不间断电源 173

7.4.4软件开发 173

7.5同步控制分系统 173

7.6计算机和图像处理软件分系统 180

7.6.1系统检测和参数采集 180

7.6.2图像采集 181

7.6.3图像处理 183

7.6.4三维浓度（温度）场重建 185

7.7标定与校正分系统 193

7.7.1标定（校正）装置 194

7.7.2校正软件 197

7.8系统集成 202

7.8.1系统集成技术路线 202

7.8.2单元集成 203

7.8.3总体集成与调试 206

7.8.4系统总体技术指标和各分系统主要技术指标 207

参考文献 209

索引 210

后记 215