调焦分离彩虹光谱测粒方法测量喷雾场液滴分布参数

基本信息
批准号:51206082
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:潘琦
学科分类:
依托单位:南京信息工程大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈海秀,申晓宁,张小瑞,吕富勇,匡亮,景华
关键词:
喷雾彩虹光谱液滴分布参数调焦分离
结项摘要

On-line measurement of droplets parameters in a spary, including droplets size distribution temperature and compositon concentration, is significant important to understand and reveal spray droplets instantaneous behavior and optimize atomizer and production process. This application proposes a novel droplet parameter measurement method, which is named as focusing rainbow spectrum seperation method. Based on light dispersion principle, by means of gradually focusing a liquid zoom lens with a high speed, the colorful rainbow formed by droplets with a white light incidence will in turn confocal imaging. Then by means of image separation algorithm, a number of monochromatic rainbow scattering light distributions at discrete multi-wavelenths will be get. Using multi-dimensional parameter inverse algorithm, the spray droplets size distribution and refractive index distribution and special meterial can be measured simultaneously, which make up the shortage of existing methods that can not on-line inverse such parameters simultaneously without a priori information. In addition, through the combination of soft measurement theory, this method is more likely to measure spray droplets temperature distribution and components concentration and dropet shape and speed. This achievement is expected to form a new particle parameter measurement theory and study methods, and also improve the understanding of the atomized droplets behaviour and the gas-liquid two-phase flow characteristics. This method provide a theoretical basis for the development of new particle measuring instruments and experimental models.

喷雾场雾化液滴的粒径分布、温度及组分浓度分布等相关参数的实时测量对理解和揭示喷雾场液滴瞬时状态和行为,优化雾化装置及生产流程效率具有重要意义。本项申请提出一种新颖的调焦分离彩虹光谱测粒方法,利用光的色散原理,通过对液体变焦透镜高速逐步调焦的手段,使白光入射颗粒群形成的多色彩虹在各波长下依次聚焦成像,结合图像分离算法,获得多个离散波长下的彩虹光强分布,再利用多维参数实时反演算法,实现了同时对喷雾场液滴的粒径分布、折射率分布及特定物质组分的实时反演测量,弥补了现有测量方法无法同时对上述参数进行无先验假定信息的实时反演的不足。此外,通过结合软测量理论,更有望对进一步对喷雾场液滴的温度分布、组分浓度分布、颗粒形态、速度等进行反演测量。该项成果有望形成新的颗粒参数测量理论和研究方法,丰富研究手段,提高对喷雾场雾化液滴行为状态及气液两相流动特性的认识以及为开发新型的颗粒测量仪器提供理论基础和实验模型。

项目摘要

喷雾场雾化液滴的粒径分布、温度及组分浓度分布等相关参数的实时测量对理解和揭示喷雾场液滴瞬时状态和行为,优化雾化装置及生产流程效率具有重要意义。本项目主要研究具有不同分布形态的颗粒群彩虹光强分布特性,全面建立颗粒群彩虹的数学模型,运用理论分析结合模拟计算,进一步研究颗粒群分布的离散化参数、粒径分布、折射率、颗粒形态对颗粒群彩虹光强的影响。为获得尽可能多的测量反演信息,特别是对特殊物质组分的识别,本项目研究了多个波长下彩虹光强分布特点,并初步研究了光强彼此叠加的多波长彩虹数学模型和在液体变焦透镜作用下多波长彩虹聚焦离焦数学模型,在此基础上研究多维参数实时反演算法,实现了同时对喷雾场液滴的粒径分布、折射率,特定物质组分的实时反演测量。在上述理论研究基础上,对不同粒径不同溶液组分的液柱和不同工况条件下不同型号喷嘴生成的喷雾进行了折射率,吸收率和粒径分布等多维实时测量,并为了较准确的衡量测量结果,设计了一套同步显微镜测量系统对喷雾粒径分布结果进行参比分析。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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