|
导读：据greencarcongress网站9月30日报道，英国研究人员正使用一种新的近红外光成像技术捕捉到了商用喷气发动机排气中二氧化碳的第一张横截面图像。该技术通过使用化学物质断层扫描，可以帮助加速航空发动机低污染燃烧研究，从而帮助开发更环保的发动机和航空燃料。
为了对如此大的区域进行成像，研究人员使用了一个直径为 7米的光学安装框架（红色），距离发动机的出口喷口仅 3 米。 英国斯特拉斯克莱德大学的研究小组负责人迈克尔·伦登表示，该方法为大型商用发动机的二氧化碳排放提供了实时分辨信息。 在此之前，没有如此工业规模的二氧化碳测量方法，通常是需要将发动机部分排气输送到其它位置的气体分析仪系统进行分析，因此这一方法是对当前行业标准排放测量的重大改进。 这种对气体进行化学物质断层扫描的工作原理与医学中使用的基于X射线的 CT 扫描非常相似，不同之处在于它使用调谐到目标分子吸收波长的近红外激光，并且需要非常快的成像速度来捕捉燃烧的动态过程。 到目前为止，在商用航空发动机试验台上对涡轮燃烧进行成像是不可能的。为了解决这个问题，英国的四个仪器研究小组聚集在一起，将他们在恶劣环境下的气体物质测量、化学物质断层扫描和光源开发方面的知识结合起来。这些团队与工业合作伙伴合作开发可用于工业研究的技术。
研究人员使用他们新的化学物质断层扫描装置捕获了商用飞机发动机排放的二氧化碳的第一张图像。在所有推力水平下，在发动机的中心区域都可以看到高浓度二氧化碳的环状结构。 经过多年对信噪比、数据采集方法、成像技术和光源的微调，研究人员创建了第一个能够在商用飞机发动机上进行大规模工业排放测量的设施。 为了进行化学物质断层扫描，126 束近红外激光从气体的侧面以多个角度照射在气体中，同时不干扰气体流动。充分捕捉商用飞机发动机的废气需要对直径达 1.8 m 的区域进行成像。为了捕捉到这一点，成像组件安装在距离发动机出口喷嘴仅 3 m 的直径为 7 m 的框架上。研究人员使用 126 束光束在发动机排气的中心区域实现了约 60 毫米的空间分辨率。 伦登表示，整个装置还开发了一种非常复杂的数学方法，以根据 126 种不同光束的测量吸收来计算每种化学物质的图像。 研究人员使用这种大规模装置对罗罗公司的遄达发动机燃烧产生的二氧化碳进行化学物质层析成像。这些发动机通常用于长途双通道宽体飞机，并包含一个燃烧室，其中有 18 个燃料喷射器排成一圈。在测试中，研究人员以 1.25 Hz 和 0.3125 Hz 的帧速率记录数据，同时发动机在全推力范围内运行。 结果图像显示，在所有推力水平下，发动机的中心区域都存在高浓度二氧化碳的环状结构。气流中间还有一个凸起的区域，这可能是由于发动机的形状造成的。 研究人员现在正在努力调整新仪器，以实现对航空航天和工业发电领域燃气轮机燃烧产生的其他化学物质的定量测量和成像，并捕捉温度图像。这将使工程师和科学家能够开发新的燃气轮机和燃料，以更好地了解当前和未来技术的燃烧过程。 项目团队包括斯特拉斯克莱德大学、爱丁堡大学、曼彻斯特大学、南安普顿大学、拉夫堡大学和谢菲尔德大学；航空发动机制造商罗罗公司；燃气轮机制造商西门子；激光仪器制造商OptoSci Ltd.；和成像系统制造商 M Squared Lasers 和 Tracerco。 相关阅读： 原创文章，转载请注明来自@两机动力控制 |
|
|
