在流體力學研究領域,準確測量流體速度分布至關重要。平面激光誘導熒光測速系統(Planar Laser Induced Fluorescence Velocimetry,簡稱PLIF)作為一種先進的測量技術,正發揮著不可替代的作用,為科研人員打開了觀察流體流動細節的新窗口。
平面激光誘導熒光測速系統的工作原理基于激光誘導熒光現象。當特定波長的激光照射到含有熒光物質的流體中時,熒光物質分子吸收激光能量并躍遷到激發態,隨后在返回基態的過程中發射出熒光。通過測量熒光強度的空間分布,并結合已知的流體動力學模型和光學原理,可以反推出流體的速度場信息。
該系統主要由激光光源、光學傳輸系統、熒光成像系統和數據處理系統等部分組成。高能量、高脈沖頻率的激光光源產生的激光束經過光學傳輸系統整形和擴束后,形成薄片狀的激光光片,均勻地照射在待測流體區域。流體中的熒光物質被激發產生熒光,熒光成像系統利用高速攝像機記錄下熒光圖像序列。數據處理系統則對采集到的圖像進行分析和處理,提取出流體速度的大小和方向信息。
平面激光誘導熒光測速系統具有諸多顯著優點。首先,它能夠實現全場測量,一次性獲取較大面積內的流體速度分布,相比傳統的單點測量方法,大大提高了測量效率和空間分辨率。其次,該技術是非接觸式測量,不會對被測流體的流動狀態產生干擾,保證了測量結果的準確性和真實性。此外,PLIF系統還可以與其他測量技術相結合,如粒子圖像測速技術(PIV),進一步豐富測量信息,深入研究復雜的流體流動現象。
在實際應用中,平面激光誘導熒光測速系統廣泛應用于航空航天、汽車工程、生物醫學等多個領域。在航空航天領域,它可用于研究飛行器周圍的氣流分布,優化飛行器設計;在汽車工程中,有助于分析發動機內部的燃油噴霧和氣流運動,提高發動機性能;在生物醫學領域,能夠觀察人體血管內的血液流動情況,為疾病診斷和治療提供重要依據。