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基于可调谐半导体激光吸收光谱的柴油机排放NOx组分测试研究
| 论文题名： | 基于可调谐半导体激光吸收光谱的柴油机排放NOx组分测试研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;氮氧化物;排放特性;半导体激光吸收光谱 |
| 摘要： | 近年来大气环境问题成为社会关注点，船舶柴油机的排放是大气污染的主要来源。为减排，机外减排措施已经使用，但这也很难满足新标准，为从根本上解决这一问题，需要从污染物产生的源头，即柴油机缸内燃烧过程入手。柴油机排放组分蕴含着大量燃烧信息，可以反映缸内燃烧特性。柴油机燃烧过程持续时间短，因此对测试方法的动态响应特性要求高。现有测试方法为采样分析法，导致动态响应性差，无法获得柴油机实时排放组分信息。因此开发适用于柴油机排放组分实时检测的测试方法十分必要。本文以可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)为根基，对其应用在柴油机排放组分实时测试上的可行性开展研究。 首先分析了气体检测方法特点及在柴油机排放检测方面的应用情况，提出开展基于TDLAS技术的柴油机排放在线检测技术研究。针对柴油机排放特性开展理论分析及数值模拟工作，重点分析了温度、压力参数对分子光谱参量的影响规律;结合环境参数的波动特点，给出定量修正算法。 随后设计并搭建了基于TDLAS技术的光学测试平台，选取NO为目标气体，在实验室中配比已知浓度的混合气，分别采用直接探测及谐波探测法开展稳态浓度测试实验研究;实验中，研究了流动与浓度变换条件对测试的影响，测试结果与真实值较为吻合;同时，为避免因柴油机排放中未知浓度颗粒物对光信号损耗而产生的影响，提出了一次谐波归一化的二次谐波测量方法。 最后，在TBD620型柴油机台架上开展基于TDLAS技术测试系统的排放在线测试实验研究。系统的动态响应速度可以达到ms量级，与AVL排放分析仪相比较，精度可以达到95％以上。随后，在D4114B型柴油机台架上开展NOx排放特性研究，得到了NOx排放规律。 通过本文的研究，证明了TDLAS测试系统在柴油机排放测试上的可行性，利用系统高的动态响应性和测试精度，可以对柴油机工作过程中的排放进行实时在线测量。 |
| 作者： | 谢文强 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 马修真;吴朝晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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