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第1章 绪论1

1.1荧光现象2

1.2 LIF技术测量浓度场和温度场原理5

1.2.1 LIF技术测量浓度场原理5

1.2.2 LIF技术测量温度场原理7

1.3 LIF技术初期应用8

参考文献11

第2章 PLIF技术测量浓度场系统14

2.1激光器的选择14

2.2荧光物质的选择及其光谱分析16

2.2.1荧光物质的选择16

2.2.2荧光素钠的激发和发射光谱分析17

2.2.3荧光素钠的紫外分析19

2.2.4截止滤光片的选择及其透光分析20

2.3 PLIF技术的光学、图像采集和图像处理系统22

2.3.1光学系统22

2.3.2图像采集系统24

2.3.3图像处理系统24

2.4荧光强度的影响因素分析26

2.4.1浓度对荧光强度的影响26

2.4.2激光功率对荧光强度的影响27

2.4.3温度对荧光强度的影响28

2.4.4 pH对荧光强度的影响29

2.4.5截止滤光片对荧光强度的影响29

2.5二维数字校正理论和方法30

2.5.1二维荧光强度分布30

2.5.2参数Hm和f的确定32

2.5.3参数ε和α的确定32

2.5.4二维数字校正方法34

参考文献35

第3章 PLIF技术测量自由紊动射流36

3.1射流时均浓度和瞬时浓度37

3.2射流脉动浓度和能谱39

3.3射流浓度分布特征41

3.4获得高质量PLIF图像的要点43

参考文献44

第4章 PLIF技术测量横流中的紊动射流45

4.1横流中垂向纯射流的流动特征45

4.1.1静止水域中“浅水”概念及隆起高度的计算45

4.1.2有横流时流动转变条件的确定50

4.1.3有横流时的“浅水”概念54

4.1.4小结55

4.2 PLIF试验和测量装置55

4.2.1水槽和模拟污染物排放系统55

4.2.2 PLIF系统的布置57

4.3污染源浓度的选择58

4.4测量工况的基本参数及浓度测量结果58

4.4.1工况Ⅰ59

4.4.2工况Ⅱ64

4.4.3工况Ⅲ67

4.4.4工况Ⅳ67

4.4.5工况Ⅴ69

4.5浓度分布特征分析75

4.5.1时均浓度与瞬时浓度的比较75

4.5.2马蹄形结构、分叉现象和尾涡75

4.5.3单孔射流边界和中心线76

4.5.4单孔射流轴线78

4.6小结80

参考文献80

第5章 PLIF技术在湍流机理研究的应用83

5.1引言83

5.1.1分形与分维概念84

5.1.2分形理论的意义及其在流体力学中的应用87

5.2分维测量方法及测量软件的检验92

5.2.1分维测量方法92

5.2.2测量软件的检验94

5.2.3分维测量的不确定性问题96

5.3紊动射流的分维测量及分析97

5.3.1射流分维尺度的上、下临界点99

5.3.2射流分维D沿程的变化100

5.3.3射流分维D随C/C0的变化100

5.3.4完全发展湍流的分维102

5.3.5问题讨论103

5.3.6湍流分形特征的评价105

5.4小结和展望106

参考文献108

第6章 PLIF技术的现状及展望111

6.1 PLIF技术的现状和发展111

6.1.1从LIF技术到3DLIF技术111

6.1.2传统激光器和片光源技术112

6.1.3片光源扫描方式117

6.1.4激光波长与荧光物质的匹配118

6.1.5 PLIF的校正技术122

6.1.6 PLIF技术测量速度场122

6.2 PLIF技术在流体测量中的广泛应用125

6.2.1火焰燃烧125

6.2.2高速气动力学128

6.2.3传热传质129

6.2.4环境水力学130

6.3 PLIF技术测量设备的现状132

6.4 3DLIF三维测量设备研发的重要性134

6.4.1 3DLIF技术对科学研究的重要性135

6.4.2对促进国家经济社会发展的作用136

6.4.3 3DLIF技术对工程建设的作用137

6.5 3DLIF三维测量设备研发的关键技术138

6.5.1总体设计与系统集成技术138

6.5.2大尺寸矩形均匀片光源技术138

6.5.3扫描运动平台设计和制造技术140

6.5.4图像同步高速采集与存储技术141

6.5.5标定和校正以及三维重构技术142

6.6与国外同类设备的比较143

参考文献144

第7章 3DLIF技术测量三维浓度场和温度场设备研发的技术方案155

7.1总体技术方案155

7.1.1总体框架155

7.1.2需求分析157

7.1.3技术路线158

7.1.4技术难点159

7.1.5 3DLIF技术测量浓度场（温度场）研发设备总体技术指标160

7.2激光器和片光源分系统160

7.2.1大尺寸矩形均匀片光源关键技术160

7.2.2大尺寸矩形均匀片光源解决方案162

7.3扫描运动平台分系统166

7.3.1片光源扫描平台167

7.3.2相机运动平台169

7.4图像采集和存储分系统169

7.4.1高速图像采集系统169

7.4.2高速图像存储系统171

7.4.3 UPS不间断电源173

7.4.4软件开发173

7.5同步控制分系统173

7.6计算机和图像处理软件分系统180

7.6.1系统检测和参数采集180

7.6.2图像采集181

7.6.3图像处理183

7.6.4三维浓度（温度）场重建185

7.7标定与校正分系统193

7.7.1标定（校正）装置194

7.7.2校正软件197

7.8系统集成202

7.8.1系统集成技术路线202

7.8.2单元集成203

7.8.3总体集成与调试206

7.8.4系统总体技术指标和各分系统主要技术指标207

参考文献209

索引210

后记215