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2026年10月15—18日，中国工程热物理学会燃烧学学术年会在重庆举行。千眼狼（Revealer）携高速摄像机、粒子图像测速（PIV）系统及PIV–PLIF同步耦合测量系统参展，围绕燃烧流动、火焰稳定性及流动—反应耦合研究，与参会专家学者交流高速光学诊断的应用需求。
图1-燃烧大会开幕式现场
火焰能否稳定，不仅取决于燃料的反应特性，也受到回流、剪切和混合过程影响。高速摄像机能够连续记录粒子运动及火焰光学信号；PIV（Particle Image Velocimetry，PIV）通过粒子图像位移估计速度场。将二者同步观测，研究人员能够进一步分析火焰变化与流动结构的对应关系。
当研究需要观察选定截面内的物种荧光分布时，可以引入平面激光诱导荧光（Planar Laser-Induced Fluorescence，PLIF）。PIV与PLIF提供不同信息，同步测量的价值在于建立这些信息之间可靠的时间和空间联系。
一、PIV为燃烧流动分析提供速度依据
火焰外形发生变化，并不能直接说明内部流动如何改变。研究射流受阻、回流区形成或混合状态变化，需要速度分布作为依据。高速摄像机在PIV系统中承担粒子图像采集任务，结合照明、标定和相关计算，将粒子位移转换为速度信息。
东南大学高贺同等研究人员围绕梯度磁场调控火焰开展了两项相互关联的研究。一项从非反应气体射流入手，减少燃烧放热和热膨胀的影响；另一项研究氮气稀释甲烷扩散火焰，将流动测量与三维计算流体力学（CFD）结合，分析磁场作用下的火焰行为。
在非反应射流实验中，团队使用千眼狼（Revealer）X213高速摄像机，配合532 nm连续激光片光和TiO₂示踪粒子进行PIV测量，并结合氧浓度测量、纹影和数值计算，比较不同磁场条件下的射流变化。PIV结果提供了有效示踪区域内的速度分布，能够与计算结果中的射流核心、速度衰减和受限范围进行对照。
图2-东南大学研究团队使用千眼狼X213高速摄像机开展PIV测量，对比不同磁场条件下氮气射流的轴向速度实验结果与CFD计算结果。
在反应火焰研究中，团队同样采用千眼狼X213高速摄像机作为PIV采集设备，以5000 fps、199 μs曝光记录粒子图像，并将有效测量区域内的速度结果与CFD预测比较。燃料回流、外部涡结构变化和三支火焰结构的详细解释，则结合三维模型展开。
这两项研究体现了PIV的具体作用：先用速度测量约束流动描述，再结合其他实验和模型解释火焰行为。非反应实验帮助区分基础流动效应，反应实验进一步考察放热条件下的变化，二者提供了不同层面的证据。
二、立体PIV与火焰发光同步观测，分析接近贫燃吹熄的变化
北京航空航天大学安强等研究人员在分层旋流燃烧器中，研究预混甲烷—空气火焰接近贫燃吹熄（Lean Blowout，LBO）时的流动和火焰特征。研究采用5 kHz立体PIV与OH*化学发光同步测量，并结合空间线性稳定性分析，考察不同燃烧状态下的变化。
立体PIV系统使用千眼狼X213和S1315两台高速摄像机，通过双视角粒子成像重建测量平面内的三个速度分量。论文记载相机在跨帧模式下以10 kHz采集粒子图像，系统获得速度测量的重复频率为5 kHz。OH*化学发光则由独立的像增强成像通道记录，检测波段为308±5 nm。
研究发现，在所考察的工况下，随着总当量比降低，主回流区和火焰的轴向长度增加。瞬态图像进一步呈现了火焰发光分布的波动，以及最终吹熄前发光结构出现缺口并逐步衰减的过程。研究人员结合线性稳定性分析，讨论了进动涡核（Precessing Vortex Core，PVC）的空间增长特征与接近吹熄状态之间的联系。
图3-北航研究团队同步记录的分层旋流火焰吹熄前OH*化学发光与PIV速度矢量序列，展示火焰发光衰减及对应速度分布
同步测量的贡献，是使这些变化能够在同一时间基准下进行对照。研究人员既能查看速度结构，也能追踪相应时刻的火焰发光，避免仅凭平均回流区或平均火焰形状解释整个吹熄过程。因此，立体PIV与化学发光同步观测适合分析速度变化与整体发光响应的联系。
三、PIV–PLIF同步测量，建立速度场与OH荧光结构的截面对应
PIV–PLIF耦合测量在速度诊断之外增加了激光诱导荧光信息。以OH-PLIF为例，激光片光激发选定截面内的OH，成像通道记录相应荧光。与沿视线积分的OH*化学发光相比，OH-PLIF具有截面选择性，更便于与同一测量区域内的PIV速度场建立空间对应。
某国家实验室联合中科君达视界搭建了以千眼狼高速摄像机为采集端的PIV–PLIF同步系统，按10 kHz系统采样设置组织连续测量。
PIV通道采用千眼狼S1310M高速摄像机、527 nm双脉冲激光和Al₂O₃示踪粒子；PLIF通道采用千眼狼S1310系列高速摄像机耦合像增强器，配合泵浦与可调谐染料激光、紫外镜头及滤光组件记录OH荧光。两束激光片光对准同一测量截面，再通过共同标定建立两个成像通道的坐标映射。
图4-千眼狼高速摄像机参与构建的PIV–PLIF同步测量实验平台，图中标示粒子成像通道、增强型紫外成像通道、激光光源及同步控制组件。
系统还监测了激光脉冲波动，并对片光能量分布不均匀进行修正，以降低照明变化对荧光图像的干扰。经过时间对应和空间配准后，研究人员可以将PIV速度场与OH荧光图像进行对照，分析局部流动结构与荧光层弯折、褶皱等形态变化的关系。
图5-PIV速度矢量场与PLIF荧光图像示例。左图呈现速度分布，右图呈现荧光结构，用于说明两类测量提供的互补信息。
这类测量增加的是“流动结构与荧光结构在同一截面内如何对应”的信息。PIV负责提供速度依据，PLIF补充物种荧光分布，高速摄像机则支持连续图像采集，使研究人员能够沿时间序列追踪两者的共同变化。
四、结语
PIV、高速同步成像与PIV–PLIF为燃烧研究提供了逐步互补的信息。东南大学的磁场研究利用PIV速度数据检验流动预测；北航的贫燃吹熄研究将立体PIV与OH*化学发光同步记录，分析速度结构与火焰变化；PIV–PLIF工程案例则进一步建立了速度场与OH荧光结构的截面对应。
千眼狼（Revealer）高速摄像机在这些研究和系统中承担了粒子图像或荧光图像的采集任务。科研实验中，明确速度分量、光学信号、采样时序和空间配准关系，才能将同步图像转化为可比较的数据，为燃烧流动、火焰稳定性及二者相互作用的分析提供依据。
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