平面激光诱导荧光技术在液膜厚度波动实验研究中的应用

臧丽叶，田瑞峰，孙兰昕，朱 蒙 ，罗 骞

(1.哈尔滨工程大学 核科学与技术学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2.哈尔滨工程大学 核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江 哈尔滨 150001；3.深圳中广核工程设计有限公司 上海分公司，上海 200241)

垂直自由降膜在先进压水堆AP1000非能动安全壳冷却系统(PCCS)、核能海水淡化系统、蒸发器汽水分离系统中均有广泛的应用。除具有传热传质系数高、动力消耗小等优点之外[1]，降液膜的非线性流动特征、波动不稳定性及其在热效应或切应力情况下的破断行为会影响工业设备的性能，例如，汽水分离系统的二次携带问题、安全壳冷却系统的局部干涸现象等。因而有必要对自由下降薄液膜的波动特性以及时空演化规律[2-4]进行深入的研究，如何对动态波动液膜的厚度进行精确的实时测量已成为液膜动力学波动特性研究的关键问题。

传统接触式测量受液膜表面张力的影响，所用探头必然会破坏测量点的边界条件以致干扰液膜的流动特性，且测量值仅是较大面积区域内的平均值，精度较低。此外，由于电容式测量系统的输出阻抗高，易受外界干扰影响而产生不稳定现象[5]。传统的光学方法大多是通过对光线强度的分析来测量液膜厚度。以光吸收方法为例，它对于扰动不大的光滑界面比较有效，但对于表面波动的液膜，可能由于光线在液体内的多次折射而使测量值失真[6-7]。

1 激光诱导荧光技术的测量原理

平面激光诱导荧光(PLIF)技术是一种新型无干扰流场测试技术，具有高空间分辨率、快速时间响应、高灵敏度、无干扰等优点[8]。……