【摘 要】
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温度和组分浓度演化过程的精准测量在热工过程中扮演着重要角色。激光吸收光谱技术是一种高灵敏度、非侵入式、高选择性的测量技术,可以快速、准确测量高温流场中温度和组分浓度演化过程。激波管可以在一段时间内（1–3 ms）营造“恒定”的高温环境,为高温测量、高温光谱学、高温反应动力学的研究提供理想环境。本文结合激光吸收光谱技术和激波管技术,测量反射激波后碳氢燃料反应过程中温度、CO和CO2浓度演化过程。主要
【基金项目】
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国家重点研发计划（2016YFC0201104、2019YFB2006002）; 国家自然科学基金（11972213、51676105）; 国家留学基金委
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温度和组分浓度演化过程的精准测量在热工过程中扮演着重要角色。激光吸收光谱技术是一种高灵敏度、非侵入式、高选择性的测量技术,可以快速、准确测量高温流场中温度和组分浓度演化过程。激波管可以在一段时间内（1–3 ms）营造“恒定”的高温环境,为高温测量、高温光谱学、高温反应动力学的研究提供理想环境。本文结合激光吸收光谱技术和激波管技术,测量反射激波后碳氢燃料反应过程中温度、CO和CO2浓度演化过程。主要研究包括: 实验设计研究方面:1)设计、搭建了一套可模拟高温、瞬态环境的激波管系统;2)设计、搭建了基于固定中心波长调制法的激光吸收光谱测量系统,利用CO2v1+v3振动带P70（2.74μm）谱线实现反射激波后CO2生成过程微秒量级时间分辨率测量;3)设计、搭建了基于固定中心直接吸收法的双谱线激光吸收光谱测量系统,利用CO基频谱带P20/R21和P8/R21谱线对（P20:v"=0,4.85μm;P8:v"=0,4.73μm;R21:v"=1,4.56μm）,实现反射激波后温度和CO浓度演化过程微秒量级时间分辨率同步测量。 激波波后高温气体参数瞬态演化过程测量研究方面:1)利用激波管营造的“稳定”高温环境,标定了CO P8/R21谱线的碰撞展宽系数,以及CO2在上述谱线中心的宽带吸收截面,填补了光谱数据库中CO和CO2在特定波段光谱参数,完善了高温燃烧气体参数诊断的基础数据;2)利用基于固定中心2f/1f免标法的测量方法,通过设置调制深度抑制CO2 P70谱线附近空气中H2O吸收干扰,并精确获得了正丁烷/氢气燃烧过程中CO2生成过程,验证了测量理论和方法的有效性和精度;3)本文在高温/低压（P20/R21）、高压（P8/R21）和燃料裂解（P8/R21）工况下进行了反射激波后温度和CO浓度演化过程测量,温度测量结果进一步验证了不同工况下反射激波后高温气体状态参数的演化规律;本文定量研究了高压环境下周围干扰谱线随压力变化对温度测量精度的影响,提出了高压环境下气体温度高精度测量方法并进行了实验验证;本文将测量温度同基于定容、定热力学能假设和定压、定焓假设的机理模拟温度进行对比,提出结合实时测量压力的反应温度模拟模型,进一步提高了温度模拟结果的准确性。
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