研究目的
通过在受控良好的进气和边界条件下进行实验，利用非侵入式多参数测量技术，深入理解煤燃烧过程中气相湍流、颗粒动力学与化学反应之间的相互耦合机制。
研究成果
所提出的方法能够同步测量封闭式气体辅助煤火焰中的相关工艺参数，这些火焰在近喷嘴区域的特性与实际相关几何结构相似。该研究深化了对煤燃烧过程中流体力学、颗粒动力学与化学之间相互作用的理解，为数值模拟的验证提供了宝贵数据。
研究不足
速度测量的准确性（尤其是针对大颗粒）以及瞬时滑移速度的测定能力存在局限。非球形颗粒的旋转会导致米氏散射图像产生波动，这些波动会被错误地解读为平移运动。虽然通过增加两个连续激光脉冲之间的时间间隔可以减小相对误差，但这会降低对速度更快的小颗粒的测量效果。
1：实验设计与方法选择：
首次在煤燃烧研究中采用两相粒子图像/跟踪测速技术（PIV-PTV）同步测量大小颗粒的速度。通过单台相机采集米氏散射图像，后处理阶段根据每个颗粒的表观尺寸和信号强度区分大小颗粒。在煤颗粒脱挥发分过程中释放的中间烃类激光诱导荧光信号被准同步测量，用于识别剧烈热解区域。
2：样本选择与数据来源：
在光学可视燃烧室中研究功率达40 kWth的气助煤火焰（含旋流燃烧器石英玻璃喷口组件）。对比了不同煤种、不同热功率下空气与富氧气氛中的火焰特性。
3：实验设备与材料清单：
PIV/PTV测量采用532 nm双脉冲Nd:YAG激光器、sCMOS相机（LaVision imager sCMOS）、180 mm微距镜头（Sigma）、532 nm带通滤光片及中性密度滤光片（B+W 3档）。LIF成像使用266 nm四倍频Nd:YAG激光器、图像增强器（LaVision High-Speed IRO）及通过100 mm紫外镜头（Cerco）的sCMOS相机。
4：实验流程与操作规范：
未添加额外示踪粒子，采集所有颗粒的米氏散射图像。喷口区域拍摄时相机配备沙姆适配器并倾斜20°以减少反射。采用LaVision三维标定靶进行校准。
5：数据分析方法：
后处理流程包含高频噪声滤波及生成类高斯强度分布的颗粒信号?？帕＜觳庾裱璌halitov和Longmire方法，通过敏感性分析确保尺寸分离标准对流场信息无显著偏差。
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sCMOS Camera
imager sCMOS
LaVision
Used to image Mie-scattering from particles.
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Image intensifier
High-Speed IRO
LaVision
Used to intensify the LIF signal for imaging.
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Band pass filter
FGUV11S
Thorlabs
Used for effective suppression of radiation in the near infrared for LIF imaging.
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Nd:YAG laser
Gemini
New Wave
Used as a light source for PIV/PTV measurements.
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Macro lens
180 mm
Sigma
Used to image Mie-scattering from particles.
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Band pass filter
532 nm
Used to filter the light for Mie-scattering imaging.
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Neutral density filter
B + W 3 stops
Used to reduce the intensity of the light for Mie-scattering imaging.
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UV lens
100 mm
Cerco
Used to image the LIF signal.
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Long pass filters
ZUL0275
Asahi
Used to suppress reflections of the laser light for LIF imaging.
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Short pass filter
ZUV0325
Asahi
Used to block chemiluminescence in the visible spectral range for LIF imaging.
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