用于大尺度模型发动机高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统

针对大尺度模型发动机试验台工作时间短(~百毫秒到秒量级)和激光能量要求高(>1 mJ)的特点,常规的紫外激光系统不能满足发动机燃烧流场精细化测量需求,要求用于高频平面激光诱导荧光(PLIF)测量的紫外激光系统同时满足脉冲串时间间隔短和激光输出能量高,并且系统具有高可靠性和环境适应性。设计了一套用于真实发动机地面试验台高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统,能够获取有效的火焰动力学数据。脉冲串紫外激光系统采用自主研制的脉冲串模式激光器泵浦染料激光器,具备能量监测、波长监测和片光分布监测等功能,可以校正激光参数对测量结果的影响。其中脉冲串模式激光器采用电光调Q、脉冲串模式和MOPA技术,使输出的泵浦激光具有高脉冲能量(~50 mJ@532 nm)、短脉冲宽度(~10.8 ns)和较高的脉冲串频率(20 Hz)。脉冲串紫外激光系统的串时间间隔为50 ms,是国外激光器脉冲串间隔时间的1/200;系统整体转换效率为6%,紫外单脉冲能量为2.95 mJ@283 nm,是国外连续脉冲激光器典型能量值的7倍。为满足发动机地面试验台测量需求,自主集成了工程可用的高可靠性移动式10 kHz PLIF测量系统,具有抗震、防潮和防尘等功能,提升了高频PLIF系统的环境适应能力。国内首次在中国空气动力研究与发展中心的脉冲燃烧风洞上实现了大尺度模型发动机燃烧流场远距离大视场成像测量(~15 cm),获得了高信噪比的氢燃料及乙烯燃料高动态燃烧过程可视化结果。未来可结合光谱图像特征提取与分析方法对其燃烧状态和动态过程开展研究,为发动机复杂流动燃烧机理研究、CFD仿真和发动机设计水平提升提供支撑。

基于双色PLIF的推进剂燃烧场定量测温方法

在燃烧学研究领域中,平面激光诱导荧光(PLIF)可以有效鉴别组分类型,获取火焰中微量组分的二维平面成像以及通过分子振动能级的分布测量温度。本文基于双色PLIF技术搭建PLIF测温实验系统,以推进剂燃烧作为研究对象,采用—OH基中的Q_(2)(11)与P_(1)(7)2条谱线开展双色PLIF技术测温实验,结合采集到的—OH基荧光图像,获取推进剂火焰二维温度场分布。通过火焰二维温度场分布情况与热电偶的测温结果进行对比及误差分析。对比结果表明:双色PLIF测温技术的测温误差为12.2 K,不确定度小于5%。该方法具有非接触、高灵敏度等特性,适用于稳态燃烧场温度测量。

平乐疏肝活血汤防治PLIF术后早期胃肠道并发症临床观察

目的:观察平乐疏肝活血汤防治后路腰椎椎间融合术(posterior lumbar interbody fusion,PLIF)术后早期胃肠道并发症的临床疗效。方法:将60例接受PLIF手术后出现胃肠道并发症的患者按照随机数字表法分为治疗组与对照组,每组30例。治疗组给予术后常规腹部按摩、穴位贴敷护理,并给予平乐疏肝活血汤治疗,对照组给予术后常规腹部按摩、穴位贴敷护理,并给予枸橼酸莫沙必利片口服治疗。观察治疗后两组的临床疗效、治疗前后两组患者的腹胀评分、腹痛评分及便秘症状积分,比较两组患者术后首次肛门排气、首次排便时间、胃肠道激素及炎症因子水平的差异。结果:治疗组有效率为93.3%,对照组有效率为70.0%,治疗组有效率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);治疗组治疗后腹胀评分、腹痛评分及便秘症状评分低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);治疗组术后首次排气时间、首次排便时间短于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);治疗组治疗后促胃动素、生长抑素及胆囊收缩素水平高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);治疗组治疗后白细胞计数、C反应蛋白及降钙素原水平低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:平乐疏肝活血汤防治PLIF术后早期胃肠道并发症,能减轻腹痛、腹胀及便秘症状,促进术后排气、排便,提高促胃动素、生长抑素及胆囊收缩素水平,降低白细胞计数、C反应蛋白及降钙素原水平。

PLIF系统在水力学物理模型试验中的应用

利用平面激光诱导荧光系统(Plane Laser Induced Fluorescence’简称PLIF)测量水力学物理模型中竖直截面温度场,研究温排水竖直平面形态。温排水竖直截面经历从肾形到马蹄形结构,再到出现分叉现象,最后马蹄形结构消失的过程。PLIF系统在水力学物理模型试验研究中的应用前景较广,在众多科研项目中发挥了重要作用,提高了水力学模型试验的研究水平。

基于OH-PLIF技术贫燃预混旋流火焰的结构特征研究

针对当前喷气式涡轮航空发动机的主流稳焰方式-旋流火焰的燃烧机理、火焰构型等热点问题,设计加工了一套受限空间下的旋流燃烧器,利用了一种能够实现非侵入式、精细化、可视化复杂燃烧流场的OHPLIF(OH-planarlaser-inducedfluorescence)测量系统,研究了该燃烧器在空气流量40 L/min时不同当量比的燃烧工况,并重点分析了旋流火焰的极限熄火工况.结果表明:在受限燃烧室内,由于壁面的作用旋流火焰从“V”型火焰发展成“M”型火焰,在主焰中心两侧会形成两个主漩涡,主漩涡的边界区域有较高浓度的OH分布;距离主纵截面的偏移量D越大,两个主漩涡的形状逐渐不稳直至完全消失,OH也逐渐向靠近壁面的区域聚集;旋流火焰的横向截面测量结果与纵向截面存在较强的对应关系,在H=5 mm横截面处,OH高度集中在“中心圆”区域,随着测量高度的上升,OH逐渐向燃烧室X轴方向两侧的壁面区域聚集.

基于OH-PLIF技术的全氟己酮抑制航空煤油燃烧试验研究

为研究航空煤油全氟己酮燃烧抑制过程中OH自由基的变化规律,设计带有光学开窗的杯式燃烧器,以OH-PLIF技术为测量手段,利用2种不同波长的“差分法”测量方法克服了航空煤油燃烧场中碳烟、煤油及燃烧裂解大分子化合物对OH自由基荧光信号的干扰问题,获得了12组不同全氟己酮体积分数条件下的OH基分布特征图,对研究全氟己酮的抑制机理具有重要的参考意义,为理论模型的建立提供了基础数据。试验结果表明:对于OH基分布的垂直高度值H,在全氟己酮处于较低体积分数时(<3.91%),H值缓慢增长,但随着体积分数的持续增加,H值会快速下降,随后逐渐趋于平缓;而对于OH基分布带的厚度值D和OH分布区域的占比S,随着全氟己酮体积分数的增加,两者呈现明显下降趋势。

机器人辅助下Endo-PLIF与PLIF治疗腰椎间盘突出症的近期疗效比较

目的探讨机器人辅助下经皮内镜下腰椎融合术(endoscopic lumbar interbody fusion,Endo-PLIF)与后路腰椎椎体间融合术(posterior lumbar interbody fusion,PLIF)治疗腰椎间盘突出症的近期疗效。方法纳入2019年7月~2021年3月行腰椎减压融合手术治疗的50例腰椎间盘突出症患者,其中行机器人辅助下Endo-PLIF手术24例(Endo-PLIF组),PLIF手术26例(PLIF组),分析两组患者的近期疗效。结果Endo-PLIF组的术中失血量和住院时间均显著少于PLIF组,但Endo-PLIF组的手术时间显著长于PLIF组,差异均有统计学意义(P<0.05)。两组术后3 d、3个月及6个月随访时的VAS评分、ODI指数均有显著改善,其中,Endo-PLIF组术后3个月、6个月的两项指标均显著低于PLIF组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论与传统PLIF手术比较,机器人辅助下Endo-PLIF手术显著减少了患者术中失血量,缩短了住院时间,加速了患者康复。

OH/CH_2O基于PLIF测量得到的火焰面密度比较研究

通过分析平面激光诱导荧光(PLIF)图像,可获得火焰中的火焰面密度(Σ)等参数.但目前少有工作将基于不同组分测量的Σ进行比较.针对这一问题,应用PLIF技术同时测量甲烷/空气预混湍流火焰的OH和CH2O分布,通过分析OH-PLIF和CH2O-PLIF的图像计算Σ,并比较不同火焰条件下两种计算方法的差别,得到如下结果:在y/d较小的火焰区域两种计算方法得到的Σ值基本一致;随着燃烧器出口速度增加或当量比接近1,在更小的y/d下两种计算方法测量得到的Σ值基本吻合.

利用OH-PLIF测量CH_4/H_2/空气混合气湍流燃烧速率

利用OH平面激光诱导荧光技术测量CH4/H2/空气预混湍流火焰前锋面结构,得到湍流燃烧速率.采用不同孔径和开孔比的湍流发生板,产生不同湍流强度和尺度下稳定的预混湍流火焰供OH-PLIF测量.利用500张瞬时火焰结构图片得到湍流火焰前锋面的平均位置,运用角度法得到湍流燃烧速率.分析了掺氢比和湍流强度对湍流燃烧速率的影响,并给出了拟合关系式.实验结果表明,湍流燃烧速率随湍流强度的增加而增加,这是由于流场尺度减小引起火焰锋面面积增加.湍流燃烧速率随掺氢比的升高略有增加,这是由于掺氢引起火焰不稳定性增强,导致火焰对湍流流动的响应增强,增强了湍流火焰前锋面褶皱,从而增加了火焰面面积.湍流燃烧速率可以表示为ST/SL∝a(u′/SL)n,其中指数n约为0.35.

PLF与PLIF手术治疗腰椎滑脱症的疗效比较

目的:对比研究后外侧融合(PLF)与经后路椎体间融合(PLIF)治疗Ⅰ度和Ⅱ度腰椎滑脱症的疗效。方法:67例腰椎滑脱症患者分为PLF组32例,PLIF组35例。两组年龄、病程、术前临床表现及影像学资料相近似。PLF组JOA评分16.3±7.8分,PLIF组14.5±6.5分。两组均进行了后路椎板减压,短节段经椎弓根钉系统复位与固定。结果:PLF组手术时间平均187min,出血量平均680ml;PLIF组手术时间248min,出血量平均945ml。PLIF组慢性下腰痛改善明显高于PLF组(P=0.042),而临床疗效JOA评分两组间无显著性差异。骨融合率PLF组74.8%,PLIF组94.3%(P=0.011),经随访PLF组矫正率丢失30.9%,而PLIF组为9.8%(P<0.05)。PLF组各种并发症19例,PLIF组11例。结论:PLF与PLIF手术均是治疗腰椎滑脱症的有效术式,PLIF手术时间较长,创伤大,但骨融合率高,内固定失败率低,滑脱矫正率丢失少,晚期慢性下腰痛发生率低。

PLIF法定量测量甲烷-空气火焰二维温度场分布

利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术,通过选择适合的OH自由基激励线,定量测量了甲烷 空气燃烧火焰的二维温度场分布。给出炉面中心上方火焰温度随离炉面高度的变化和距炉面 12 mm高处沿炉面水平方向变化的实验测量结果并进行了讨论与分析。与利用相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)技术进行测温的实验结果相比,该测量的相对不确定度优于5%。

PLIF技术测量浓度场及其二维数字校正

推导了ＰＬＩＦ技术测量浓度场时液地内荧光强度的分布，提出了ＰＬＩＦ技术的二维数字校正方程和校正方法来消除激光片光的高斯分布和沿光程衰减的影响．在此基础上，对圆形紊动射流的浓度场进行了测量和校正．此外，还将测量结果与前人的半经验理论进行了分析和比较。

OH在火焰中浓度分布图像及与温度关系的PLIF和CARS研究

用平面激光诱导荧光（ＰＬＩＦ）技术测量了平面火焰炉、狭缝火焰炉的单脉冲激光诱导ＯＨ荧光。由平面荧光图可得到氢氧基相对浓度分布和它的宽度。对扩散火焰，高温区在ＯＨ带内侧；ＯＨ带的外侧则是火焰的边界，相干反斯托克斯拉曼光谱（ＣＡＲＳ）的测量结果对此提出了有力的佐证。湍流火焰的ＰＬＩＦ图则清晰地显示出火焰面的不规则性。氢氧基的ＰＬＩＦ图像是研究火焰结构和流场的有力工具。

利用OH-PLIF技术显示超声速燃烧的火焰结构

针对在来流马赫数为1.72的空气来流中横向喷注氢气发生超声速燃烧的流场,利用平面激光诱导氢氧基荧光(OH-PLIF)技术,对超燃燃烧室中三个不同的流向截面进行了二维成像测量。选择波长为283.553nm的染料激光倍频光作为激发光,可近似认为获得的OH基荧光信号强度与OH基的摩尔分数成正比。瞬态的OH基PLIF图像揭示了超声速燃烧火焰结构具有高度湍流特性,在凹腔内部存在稳定的燃烧区,为整个燃烧反应提供值班火焰,起到了促进和稳定超声速燃烧的作用。超燃火焰在沿流向传播的同时还沿径向传播,凹腔展向尺度增大时火焰沿流向的火焰区会有所减小。

单切口Quardrant通道下misTLIF与改良PLIF治疗腰椎管狭窄症的疗效比较

目的评估Quardrant通道下misTLIF治疗腰椎管狭窄的疗效,与改良PLIF手术进行比较。方法回顾分析85例腰椎管狭窄患者,根据手术方案分为A、B组,A组采用Quardrant通道下采用单侧减压融合(misTLIF)联合双侧椎弓根螺钉内固定手术治疗,B组采用行后路椎体间融合术(改良PLIF)治疗,比较2组患者术后疼痛VAS评分,JOA评分和功能障碍指数ODI评分。结果 A组患者手术出血量显著低于B组(P<0.05)。2组患者术后半年时JOA评分改善率相似。术后2年随访时,A组的ODI评分和VAS评分改善显著优于B组(P<0.05)。结论 Quardrant通道下单侧减压椎间融合双侧椎弓根螺钉固定治疗腰椎管狭窄疗效确切。

运用OH-PLIF方法探测预混火焰前锋结构

运用OH-PLIF方法探测了不同燃料系数和出口湍流度下甲烷/空气的锥形预混火焰的火焰前锋结构.实验结果表明,网格湍流是火焰根部产生皱折和不稳定性的重要因素,并且这种不稳定性会沿着火焰面向下游发展;而在火焰下游尤其是火焰顶部,流场中的低频拟序结构是形成大尺度皱折以及破碎火焰面的直接原因.相比于富燃料工况,贫预混火焰的火焰前锋更容易产生不稳定性,产生大尺度的皱折.导致这种皱折的不稳定性只与燃料系数有关,完全依赖于火焰自身的动力学而与来流特征无关.

PLIF加椎弓根内固定治疗腰椎间盘源性腰痛

[目的]研究后路椎体间融合加椎弓根固定治疗腰椎间盘源性腰痛的手术疗效。[方法]36例腰椎间盘源性下腰痛,选择后路椎体间植骨融合(posterior lumbar interbody fusion,PLIF)加椎弓根螺钉系统内固定术。分别于术前、术后对病人的腰痛情况进行视觉疼痛自我评定(visual analogue scale,VAS)评分,同时评估术后腰椎融合率。[结果]术后随访时间8～28个月,平均16个月。36例行PLIF治疗者,33例术后腰腿痛症状基本消失,3例仍有轻度腰痛,术前、术后VAS腰痛评分,差异有统计学意义(P<0.01)。行PLIF患者,融合率为90%。[结论]严格掌握手术适应证,后路腰椎椎体间融合术(PLIF)加椎弓根内固定是治疗腰椎间盘源性下腰痛的有效方法。

PLIF图象处理技术在潮流中污染物排放混合特性研究中的应用

提出了利用平面激光诱导荧光技术（PlanarLasarInducedFluorescence，PLIF）研究潮汐流动中污染物排放混合规律的方法。用这种方法，通过处理实验中获得的荧光信号图象，可得到潮流中各个时刻及各截面的浓度分布，进而研究潮流中污染排放的混合特性。文中叙述了其原理、方法和部分结果。

棘突间植入物Coflex与PLIF术式治疗节段性不稳的腰椎间盘突出症的疗效比较

目的:对置入棘突间动态固定装置Coflex与PLIF两种手术方法治疗腰椎间盘突出症合并腰椎不稳的患者分析手术疗效。方法:对18例苏州大学附属第一医院收治确诊为腰椎间盘突出症并伴有腰椎不稳的患者行手术治疗,临床及相关影像学资料相对完整的患者进行随访调查研究,随访时间为2～14个月,平均(5.33±3.69)个月。术前和术后分别用ODI指数、JOA评分评价,并评价两种手术的疗效。结果:术后ODI指数较术前明显下降、JOA评分较术前明显提高(P<0.01),两种手术疗效差异无统计学意义(P>0.05)。结论:两组患者的手术均具有较为满意的疗效,两者间的疗效无明显差异。

超声速燃烧火焰放热区结构CH-PLIF成像技术

超燃冲压发动机是吸气式高超声速飞行器的关键部件之一,超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构的研究对揭示超声速燃烧的稳焰机理具有重要意义。利用平面激光诱导荧光(Planar Laser-Induced Fluorescence,PLIF)技术测量了超声速燃烧直连式试验台燃烧过程中重要自由基CH的二维分布,实现了超声速燃烧火焰放热区结构的可视化。在开敞空间的低速射流火焰炉中使用甲烷/空气预混火焰对CH-PLIF技术进行了初步验证和系统优化,再利用CH-PLIF技术在凹腔稳焰的超燃直连台上实现了超声速燃烧火焰放热区结构的二维可视化,并与OH-PLIF和CH自发辐射测量结果进行了对比。实验结果表明,在开敞空间的低速射流预混火焰中,火焰放热区会发生扭曲、褶皱和分裂等现象,随着雷诺数的增大,火焰锋面褶皱程度更加显著;在凹腔稳焰的超声速燃烧中,火焰放热区高度褶皱和破碎,放热区结构的厚度为0.5～6.5 mm,同时也存在放热区的分裂与剥离等现象。CH-PLIF技术能够以较高的空间分辨率更准确地呈现凹腔超声速火焰放热区的结构,其在凹腔稳焰的超声速燃烧诊断中具有重要的应用价值。