燃烧铝液滴的温度场测量

在扩散燃烧机制下，正在燃烧的铝液滴会形成包裹在燃烧液滴周围的氧化物云。对该氧化物云进行彻底表征对于后续建模的验证至关重要。本文通过提供一种解析氧化物云内空间温度分布的实验程序，为该领域做出了重要贡献。研究中使用电动悬浮仪观察了半径为 35 μ m 的铝颗粒在大气环境中自持燃烧的过程，其对流效应可忽略不计。该悬浮装置与一个允许采用消光法的光学仪器相耦合，从而能够确定纳米级氧化铝液滴的尺寸和浓度分布（如先前工作中所介绍）。先前研究的数据与调制吸收-发射（MAE）技术相结合，用于确定不依赖于灰体假设的温度分布。该技术通过一种考虑气相发射的优化方法得到了进一步增强，而气相发射通常会阻碍常规的温度评估。因此，获得了围绕燃烧液滴的氧化物云的空间分辨温度分布。在靠近液滴表面处，测得温度为 2580 K。随后，测得最高温度约为 3615 K。作为额外成果，获得了三个波长的气相发射分布，并与模拟的气态低价氧化物浓度分布表现出显著的相关性。本研究中呈现的结果与预期温度表现出较高的一致性。新颖性与重要性声明：本工作提出了一种新颖的实验方法，以获取燃烧中孤立铝液滴周围独特的温度分布。结合先前的研究，在已知氧化铝颗粒尺寸和浓度分布的基础上增加温度分布，使氧化物烟雾的非侵入式、完整且瞬时的表征成为可能。该综合数据集针对单颗悬浮颗粒的基础案例进行了展示。温度分布的纳入为氧化铝冷凝过程提供了无与伦比的见解，并为模拟研究提供了详细的参考案例。本工作呈现的结果记录了纳米颗粒复杂的冷凝过程，并突出了当前模拟方法的局限性。