基于激光诱导磷光的火焰碰壁时壁温测试技术研究

薛雪峰,李 铁，2,王 宁,陈 润，2,张小卿，2

(1.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 201100；2.上海交通大学 动力装置及自动化研究所，上海 201100)

0 概述

由于可靠性好、热效率高等优势，柴油机作为动力装置被广泛应用于交通行业中。但由于火焰撞壁等现象，即便是高效柴油机，燃料燃烧释放的总能量中壁面热损失占比也高达20%～30%[1]。基于壁面温度可以获取壁面热流量和热损失总量，建立准确的壁面温度测量技术对计算壁面热损失尤为关键，同时也是技术难点之一。

常用的壁面温度测量技术有薄膜热电偶、热变色涂层、红外测温等[2]。薄膜热电偶为侵入性测温方法，对实际测温环境会产生干扰，且时间分辨率较低。热变色涂层同为侵入性测温方法，且只能测量一定时间内的最大温度值。红外测温易受黑体辐射干扰，且需要获得测温表面的具体辐射率信息。激光诱导磷光(laser-induced phosphorescence， LIP)测温技术通过建立磷光信号谱峰频移、强度、衰减寿命等与温度的相关参数，可以对燃烧室壁面进行二维温度分布测量，具有高时间分辨率、高空间分辨率和测温范围广等优势[2-6]。LIP测温依托壁面附着薄磷光涂层作为测温介质，属于半侵入性测温技术，对测温环境干扰较小，且不受测温环境辐射等条件的限制，具有在复杂多变的燃烧室环境中准确测量壁面温度的潜力。

文献[2-4,7]中列举了可用于LIP的磷光剂，其中La2O2S：Eu3+和MFG：Mn4+为常用的测温磷光剂。La2O2S：Eu3+有3个信号谱峰，中心波长分别为 538 nm、615 nm和625 nm，测温范围为200 K～580 K，适用于较低温度的测量[5]。……