青岛科技大学机电工程学院, 山东 青岛 266061
燃烧诊断与流场显示领域的研究热点已延伸至研发同时满足非侵入式、多参量同步测量、定量计算、多维可视化等技术要求的显示、测量新方法。研究复杂燃烧三维温度场和速度场的同时激光测量,表征燃烧化学反应和流场输运的重要特性。提出一种光偏折层析测温方法与粒子图像测速方法相结合的燃烧多参量场激光测量方法。设计温度场和速度场激光测量的实验系统,获取4方向莫尔偏折条纹和4幅火焰粒子图像。同时重建与可视化旋流燃烧温度分布和速度云图、流线、涡量等流场,并分析不同工况下的旋流火焰特性。对直接测量数据与重建结果进行对比,验证了所提方法的有效性。
测量 燃烧诊断 光偏折层析 粒子图像测速 旋流火焰
青岛科技大学机电工程学院, 山东 青岛 266061
将压缩传感理论与偏折角修正迭代技术相结合解决光偏折层析极少方向的投影重建，提出了一种新的偏折角压缩传感修正重建算法。该算法以待测场梯度的l1 范数为稀疏性先验模型，结合最速下降法进行全变差调整，并引入压缩传感权重因子对迭代过程进行优化。在极少方向投影条件下对双峰温度场进行模拟重建，并在相同条件下与已有算法进行比较。结果表明，在6 方向投影数据条件下，新算法在峰值构建和重建平滑度方面均表现出显著的优越性，新算法的峰值误差和标准距离误差分别比现有算法降低了18.32%和46.67%。通过对喷焰温度分布的实验测量证明了该算法的有效性。
图像系统 光偏折层析 压缩传感 重建算法 激光与光电子学进展
2014, 51(5): 051102
南京理工大学信息物理与工程系, 江苏 南京 210094
提出将带滤波的叠栅偏折层析系统用于存在化学反应的多组分复杂气体流场的诊断。以丙烷的燃烧火焰为例, 实验提取出叠栅条纹的偏移量并转换为偏折角, 然后基于偏折层析的滤波反投影算法重建出场的折射率分布, 给出了两种不同情况下给定截面的三维温度和密度分布。对比发现, 对存在化学反应的多组分火焰流场不能基于假设研究对象是空气流场, 而必须对火焰流场本身发生的化学反应及生成物进行考虑, 混合流场的等效G-D常量和分子量必须根据不同场的具体组分情况进行修正。
光学测量 光学层析 叠栅偏折层析 流场测量 滤波反投影算法
南京理工大学信息物理与工程系, 南京 210094
从不适定问题的求解思想出发,建立了使用Tikhonov正则化方法计算流场参量分布的光偏折层析重建技术。理论上详细讨论了偏折信息的转化、投影方程组的正则化、以及由共轭梯度法实现求解等三个主要步骤。用数值模拟考察该方法对非对称温度分布的重建效果,分别计算了对应不同采样数的欠定与超定投影方程组。结果表明,10次迭代后重建分布的平均误差和峰值误差分别为2.1%和5.2%。使用正则化方法对采集的多方向叠栅偏折投影进行计算,重建出双峰温度场。结果表明,使用正则化方法的双峰值相对误差略高,迭代次数减少,可提高重建效率。
信息光学 流场重建 偏折层析 正则化
南京理工大学信息物理与工程系, 南京 210094
对偏折层析投影转换为相位层析投影的转换关系进行了分析,给出明晰的数学关系,并针对偏折层析的滤波反投影算法重建的结果进行误差分析。分析结果表明投影噪声对重建场的作用体现在与由偏折层析滤波反投影算法的滤波器有关的倾斜函数上。因此提出了改进的偏折层析滤波反投影算法,数值模拟表明,改进算法在有效抑制倾斜现象的同时,对重建结果不会造成明显的失真。在此基础上改进的算法被用于真实火箭燃气射流密度场的三维重建中。
信息光学 偏折层析 重建算法 误差分析
