在流體力學(xué)研究領(lǐng)域,準(zhǔn)確測量流體速度分布至關(guān)重要。平面激光誘導(dǎo)熒光測速系統(tǒng)(Planar Laser Induced Fluorescence Velocimetry,簡稱PLIF)作為一種先進(jìn)的測量技術(shù),正發(fā)揮著不可替代的作用,為科研人員打開了觀察流體流動細(xì)節(jié)的新窗口。
平面激光誘導(dǎo)熒光測速系統(tǒng)的工作原理基于激光誘導(dǎo)熒光現(xiàn)象。當(dāng)特定波長的激光照射到含有熒光物質(zhì)的流體中時,熒光物質(zhì)分子吸收激光能量并躍遷到激發(fā)態(tài),隨后在返回基態(tài)的過程中發(fā)射出熒光。通過測量熒光強(qiáng)度的空間分布,并結(jié)合已知的流體動力學(xué)模型和光學(xué)原理,可以反推出流體的速度場信息。
該系統(tǒng)主要由激光光源、光學(xué)傳輸系統(tǒng)、熒光成像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部分組成。高能量、高脈沖頻率的激光光源產(chǎn)生的激光束經(jīng)過光學(xué)傳輸系統(tǒng)整形和擴(kuò)束后,形成薄片狀的激光光片,均勻地照射在待測流體區(qū)域。流體中的熒光物質(zhì)被激發(fā)產(chǎn)生熒光,熒光成像系統(tǒng)利用高速攝像機(jī)記錄下熒光圖像序列。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則對采集到的圖像進(jìn)行分析和處理,提取出流體速度的大小和方向信息。
平面激光誘導(dǎo)熒光測速系統(tǒng)具有諸多顯著優(yōu)點(diǎn)。首先,它能夠?qū)崿F(xiàn)全場測量,一次性獲取較大面積內(nèi)的流體速度分布,相比傳統(tǒng)的單點(diǎn)測量方法,大大提高了測量效率和空間分辨率。其次,該技術(shù)是非接觸式測量,不會對被測流體的流動狀態(tài)產(chǎn)生干擾,保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。此外,PLIF系統(tǒng)還可以與其他測量技術(shù)相結(jié)合,如粒子圖像測速技術(shù)(PIV),進(jìn)一步豐富測量信息,深入研究復(fù)雜的流體流動現(xiàn)象。
在實(shí)際應(yīng)用中,平面激光誘導(dǎo)熒光測速系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工程、生物醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域。在航空航天領(lǐng)域,它可用于研究飛行器周圍的氣流分布,優(yōu)化飛行器設(shè)計(jì);在汽車工程中,有助于分析發(fā)動機(jī)內(nèi)部的燃油噴霧和氣流運(yùn)動,提高發(fā)動機(jī)性能;在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,能夠觀察人體血管內(nèi)的血液流動情況,為疾病診斷和治療提供重要依據(jù)。