【作者】

高粲; 张富豪; 马志寅; 陶鑫瑞; 李雪松; 许敏

【单位】

上海交通大学;

【摘要】

汽车领域作为重要的碳排放和污染物排放来源而受到广泛关注。由于氢气具有良好的燃烧特性和排放特性，氢内燃机汽车具有良好的发展前景。为了进一步研究气体燃料的射流形态和燃料与空气混合的过程，针对透明气体流动的光学诊断技术因其在气体燃料开发与利用、气动实验研究及排放特性研究等领域的关键作用而备受关注。传统方法的局限性在于透明气体流动的直接测量难度较高，且二维重建方法对复杂流场的表征效果欠佳，亟需发展具备透明气体流场可视化功能的三维先进测试手段。为此，本文开发了一种新型三维重建技术——基于光线追踪的三维背景导向纹影法（Ray Tracing Three-Dimensional Background-Oriented Schlieren, RT-3D-BOS）。该技术不仅能够通过光线追踪结合龙格-库塔（Runge-Kutta）迭代计算光线在非均匀流场中的传播路径，还可结合三维层析重建方法定量获取透明气体流场的三维密度分布。本文将该技术应用于氢气替代燃料的氦气射流（多孔喷射器）三维密度场重建，并在重建过程中引入不同正则化方法进行验证。实验结果表明，RT-3D-BOS技术能够高效实现复杂三维透明气体密度场的测量；对于层析重建结果，全变分（Total Variation）与Tikhonov正则化策略均能有效抑制噪声干扰，进而提升测量保真度。

【关键词】

气体燃料;三维重建;光线追踪;背景导向纹影法;层析重建

【论文集名称】

测试技术分会

【会议名称】

2025内燃机高效低碳清洁燃烧学术年会

【会议时间】

2025-6-12至2025-6-15

【会议地点】

镇江

【下载次数】

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