燃烧流场浓度、 温度空间分布的精细测量对发动机燃烧室设计、 计算流体动力学模型建立以及数值仿真软件的验证具有重要意义, 其中平面激光诱导荧光（PLIF）技术具有对象选择性、 高测量灵敏度、 测量信息量丰富、 实验开展简单等优势, 尤其是OH-PLIF浓度及温度测量技术以其理论成熟性及技术方便性得到更为广泛的应用。 但该技术在煤油燃烧场的应用受到较大限制, 原因在于煤油燃烧场残余煤油对OH荧光信号造成较大干扰。 针对OH荧光分布测量时煤油干扰问题, 开展了OH及煤油吸收谱及荧光发射谱理论及实验对比分析。 其中煤油蒸汽吸收谱由氘卤灯通过煤油蒸汽前后的光强强度比获得, 相比于OH在260～320 nm波段的孤立吸收线, 煤油吸收为宽带吸收, 煤油吸收线完全覆盖OH激励线, 在煤油燃烧场在此波段对OH激励测量时, 激励煤油产生荧光不可避免。 另一方面, 通过调节激励波长, 测量获得OH/煤油混合荧光与煤油荧光发射谱。 煤油蒸汽荧光发射谱为中心分别位于290及340 nm的宽带信号, OH荧光主要集中于波长300～320 nm, 煤油荧光发射谱范围覆盖OH荧光, 结合吸收谱测量结果, 说明在煤油燃烧场燃烧不充分时, 在280 nm波段激励测量OH无法通过频域滤波的方式测量获得纯OH荧光信号。 通过对煤油信号的测量并扣除实现OH荧光信号的准确测量, 主要从选择性探测方面入手, 在OH荧光测量系统基础上增加一台探测相机, 采用两台ICCD相机, 分别结合(315±15)和(360±6) nm的带通滤光片进行OH/煤油混合荧光和煤油荧光的选择性探测, 通过对应点扣除的方式, 在煤油本生灯及发动机模型煤油燃烧混合荧光信号中去除煤油荧光获得了受干扰较小的OH分布结果, 证实了干扰消除方法的可行性, 为后续煤油燃烧场浓度及温度分布测量奠定了基础。

提出了一种液氧煤油发动机尾焰红外辐射特性计算方法, 首先采用计算流体力学软件对液氧煤油发动机内流场进行计算, 然后以获得喷管喉部截面参数作为入口边界条件计算发动机尾焰流场, 最后以发动机尾焰流场参数分布为基础, 采用有限体积法对发动机尾焰红外光谱辐射特性和成像特性进行计算, 并对比验证了模型和方法的准确性。 在此基础上, 研究了化学反应机理和复燃反应过程对尾焰红外辐射特性影响。 结果表明, 采用多步化学反应能够准确模拟液氧煤油发动机内流场, 温度相比热力学计算大3.34%, 压力相比试车测量大2.89%; 考虑复燃反应使尾焰红外辐射强度增强显著, 在采用单步化学反应和多步化学反应两种工况下2~5波段红外辐射强度分别增大50%~100%和150%~170%, 但不会影响尾焰红外光谱辐射特性和红外总辐射强度随探测角变化趋势; 采用单步化学反应和多步化学反应都能够获得清晰结构的红外成像图像, 但是前者2~5尾焰红外辐射强度要比后者增大90%~190%, 且两种工况下发动机尾焰红外光谱辐射特性差别很大, 尾焰红外总辐射强度随探测角变化趋势也不同。

提出了一种考虑碳烟颗粒的气氧煤油发动机尾焰红外辐射特性计算方法, 首先对气氧煤油发动机纯气相内流场进行计算, 然后以喷管喉部作为气体和固体碳烟颗粒的入口边界计算发动机尾焰流场, 最后以发动机流场参数分布为基础, 采用有限体积法和伪气体理论对发动机尾焰红外辐射特性进行计算。 进行了气氧煤油发动机点火实验, 并将计算结果与实验结果进行对比分析。 结果表明, 燃烧室内两个压力测量点的测量与计算误差分别为1.4%和3.4%, 燃烧室内计算温度与热力学计算误差为2.16%, 证明了燃烧室流场计算模型的准确性。 含有碳烟颗粒的尾焰流场计算结果与热像仪测量结果比较吻合, 证明了尾焰流场计算方法和模型的准确性。 4.3 μm波段尾焰红外成像计算结果与工作在4.3 μm波段的红外热像仪测量结果吻合比较一致, 证明了尾焰红外辐射特性计算方法和模型的准确性。

建立应用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法直接测定柴油中微量硫的分析方法。 柴油样品经煤油简单稀释后直接进样分析, 高浓度有机溶剂具有较高的饱和蒸气压, 会造成等离子体的负载增加从而影响等离子体的稳定性, 通过优化仪器的射频功率、 载气流量和溶液提升量等工作参数维持了等离子体工作的稳定性, 选用轴向观测技术提高了方法的灵敏度。 硫的分析谱线处于紫外光区, 光室中的氧气会吸收紫外光谱, 采用氩气为保护气并延长氩气吹扫光路的时间控制了光室的纯度。 采用在等离子体气体中通入一定量的氧气使高浓度有机碳完全燃烧, 消除了碳沉积现象。 详细地研究了硫的光谱干扰, 采用实时背景扣除功能软件进行校正。 通过加入内标元素Y校正了基体对硫信号抑制的差异, 补偿了部分光谱漂移所带来的误差, 有效地改善了测量的精密度。 样品的分析结果表明, 该方法硫的检出限为0.2 μg·L-1, 三水平加标回收率在97.4%～101.8%之间, 11次平行测定的相对标准偏差（RSD）在1.6%～2.1%之间。 方法的样品前处理过程采用煤油稀释后直接测定, 具有操作简单、 快速、 准确、 线性范围广、 检出限低和精密度好等特点, 可用于柴油中微量硫的快速分析。

利用自发振动拉曼散射技术测量了煤油燃烧场主要组分的摩尔分数。基于355 nm激光激发振动拉曼散射建立了自发拉曼散射实验系统, 测量了空气中主要组分的摩尔分数, 分析了该技术的测量精度; 测量了煤油蒸气在355 nm激光激励下产生的荧光光谱, 分析了荧光信号对拉曼信号的干扰; 对不同燃烧条件下的煤油燃烧场进行了诊断, 获得了贫油条件下煤油燃烧场主要组分(N2, O2, H2O, CO2等)的拉曼光谱, 计算了组分摩尔分数及其随燃烧时间的变化规律。

使用Ru, Rh和Pd水溶液标准, 选取乙醇作为稀释液, 用ICP-AES测定三烷基氧膦（trialkyl phosphine oxide, TRPO）-煤油体系中Ru, Rh和Pd。 研究了溶液配制中30%TRPO-煤油(v/v)比例、 水溶液比例和硝酸浓度对测定Ru, Rh和Pd的影响。 选取30%TRPO-煤油在溶液中的体积比为10%, 水溶液体积比为5%和溶液的硝酸浓度为0.20 mol·L-1时, 配制的溶液呈均一溶液, 处于稳定状态。 根据上述条件, 建立了ICP-AES测定有机相30%TRPO-煤油中的Ru, Rh和Pd的分析方法。 Ru, Rh和Pd的检测限分别为0.057, 0.025和0.118 mg·L-1。 方法的相对标准偏差小于3%。 此方法不仅用于30%TRPO-煤油中Ru, Rh和Pd的测定, 也可用于其他有机相体系中Ru, Rh和Pd的测定。

基于火箭煤油的近红外光谱数据和化学计量学方法, 成功地对火箭煤油的密度、 馏程、 粘度、 碘值等四种特性指标进行了测定。 本文测定了70多个火箭煤油样品的近红外光谱, 在适当的光谱区间内用偏最小二乘法(PLS)法建立模型, 各参数的相关性R2在0.862～0.999之间。 用该模型对10个未知样品进行测定, 近红外光谱法预测的准确度均符合标准分析方法的要求。 研究表明, 该方法为火箭煤油分析检测提供了一种简便、 快捷、 准确的方法。