窄通道火焰-壁面相互作用中kHz速率的高精度二维表面磷光测温
流体动力学
2023-07-13 v1
摘要
本工作展示了窄通道内火焰-壁面相互作用(FWI)期间的高速二维壁温测量。此类测量对于理解微燃烧器及特定发动机缝隙内发生的瞬态壁面传热与火焰行为至关重要。壁温使用磷光体掺铋钒酸钪(ScVO4:Bi3+)测量。ScVO4:Bi3+呈现短磷光寿命(室温下2微秒)，可实现kHz测量速率。ScVO4:Bi3+还具有高温度灵敏度，在295-335 K温度范围内产生低于0.5 K的单次精度。使用发射400 nm光的光纤倍频Ti:Sapphire激光器激发ScVO4:Bi3+，并以380微米空间分辨率在22 x 22 mm2区域内测量壁温。将磷光测温与CH*成像以1 kHz结合，用于测量专为传热研究设计的定容腔内2 mm缝隙通道中火焰与壁温(Twall)的时空动力学。测量描述了与瞬态FWI事件相关的Twall特征，包括与褶皱火焰锋面相关的独特Twall特征。对于我们的操作条件，与火焰尖点相关的Twall持续表现出比火焰波峰区域低5-20 K的温度。最极端的差异出现在大尖点形成时，在火焰尖点波谷处可观察到局部壁面冷却。该冷却特征可能由内禀火焰-流动不稳定性引起，其局部且暂时地冷却壁面。
引用
@article{arxiv.2307.05482,
title = {High-precision 2D surface phosphor thermometry at kHz-rates during flame-wall interaction in narrow passages},
author = {Anthony O. Ojo and David Escofet-Martin and Brian Peterson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.05482},
year = {2023}
}