气体流动中分子混合的一种新的瞬时定量测量方法
2026-03-11 来源:本站 点击次数:24（文献部分内容摘抄）
本文描述了一种新的制造内胆的方法。流体的即时、定量、平面测量在分子水平上混合在气体流中。方法依赖于磷的有效氧猝灭发光示踪剂，如丙酮和双-乙酰基。示踪剂的荧光发射来获得被动标量的相关信息，而不管其分子混合状态，而来自同一示踪剂的磷光发射显示混合状态脱落行为并揭示分子未混合流体的存在。通过结合来自荧光和磷光信号的信息，可以在探测器的每个像素处获得分子混合流体分数的即时定量测量。该方法实现了与以前的双示踪LIF方法相同的目标，但只有一个示踪器，大大减轻了仪器和实验设置的负担。在一项研究中，研究人员演示了新的混合技术，该技术将强制的丙酮种子氮喷射流排放到周围空气中。该技术展示了分子混合喷射流流体分数和喷射流流体混合效率的瞬时空间图，并证明了该技术识别亚分辨率尺度搅拌的能力。
混合研究的常见方法是使用激光诱导荧光，LIF诊断方法定量映射被动标量场。在LIF中，将荧光示踪剂预混到两个混合流中的一个，在激光激发后使用电荷耦合器件(CCD)探测器测量示踪剂的浓度。在液相研究中，经常使用荧光染料。1983年;在气相研究中，使用荧光示踪剂如双乙酰和丙酮现在已司空见惯。1992年，LIF测量由测量设备的空间和时间分辨特性(即探测器像素尺寸、图像比等)决定的小采样量内所含的荧光示踪剂的平均浓度。如果采样量大于流体中最小的混合尺度，就会出现困难，高雷诺数流通常是这种情况。在这些情况下，不可能确定测量分辨率体积内的分子混合的真实程度，因此，被动标量技术倾向于过度预测分子混合流体的实际量。
各种混合变量的瞬时空间图
a纯射流流体部分；b射流流体总分数；c分子混合喷射流体分馏；d混合效率。
a纯射流流体部分；b射流流体总分数；c分子混合喷射流体分馏；d混合效率。
描述了一种用于同时、定量、平面地测量气流中长时间混合的新方法。该技术是一种“冷化学”方法利用微量氧对示踪剂如丙酮和双乙酰的磷光进行有效淬火。LIF的发射不被氧气淬火，它对被动标量在气体流中的行为提供了内在的形成，而不论其分子的混合状态。激光诱导的磷光信号被氧气极大地淬火，显示出依赖于混合状态的行为，并揭示分子未混合流体的存在。通过结合来自荧光和磷光信号的信息，可以在探测器的每个像素处获得分子混合流体分数的瞬时、定量测量。用这种方法，即使最小的混合尺度没有被重新测量，也能够得到正确的分子混合估计。
这里介绍的方法使用单一示踪剂，单激光器，和一个单(双帧)探测器。它容纳实现与双示踪剂LIF方法相同的目标等人。但与大大降低仪器和实验装置的负担。通过对强制混合器的研究，说明了该技术的实施和应用。
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