激光吸收光谱（LAS）与多维重建
作为本方向的核心研究手段，LAS 通过分子吸收谱线实现温度与组分的定量测量。我们结合红外吸收层析和多谱线约束反演，从视线积分信号中提取空间信息，恢复非均匀火焰的温度与组分分布，并开展时空分辨测量。根据测量几何选择合适的重建方法，分析轴对称假设、边界层及分布不均匀对结果的影响，明确反演结果的适用范围。
CLS · RESEARCH AREAS
光学诊断与多维成像
Optical Diagnostics and Multidimensional Imaging
以激光吸收光谱（LAS）为核心，结合多种光学诊断与成像方法，捕捉反应与流动的时空变化。
研究概述
火焰如何稳定，局部反应为何减弱，颗粒在哪里生成，都与温度、组分和流动的非均匀分布密切相关。氨氢燃烧、湍流混合及喷雾过程还包含快速变化的反应区和多尺度结构。我们关注这些过程在空间中的位置与在时间上的演化，通过非接触光学测量获取关键参数，为理解燃烧机理、比较燃料特性和检验数值模型提供实验依据。测量方案围绕具体科学问题设计，兼顾可观测区域、时间响应和信号的物理含义。
激光吸收光谱（LAS）是实验室研究积累最丰富的光学诊断方法。团队围绕温度与组分定量测量，已发表中红外吸收层析、非均匀热化学分布反演、时空分辨测温等系列研究，并将其与二维碳烟及温度成像、非稳态对冲火焰的粒子图像测速相结合。现有平台以 LAS 为重要基础，同时具备激光诱导荧光（LIF）、激光诱导炽光（LII）、粒子图像测速（PIV）和相位多普勒颗粒分析（PDPA）等诊断手段，配备可调谐染料激光系统、Princeton Instruments PI-MAX4 增强型相机及高速成像设备。这些方法相互补充，支撑从温度、组分测量到反应区成像以及流动、颗粒诊断的研究。
研究重点
LIF 与瞬态反应区成像
依托激光诱导荧光（LIF）与增强成像平台，研究自由基分布所表征的反应区结构，关注火焰根部稳燃、局部熄灭和非稳态响应。结合时空分辨测温，分析反应区迁移与热状态变化，并通过光路设计、信号标定和猝灭修正提高测量可靠性。
PIV、PDPA 与流动颗粒诊断
利用粒子图像测速（PIV）获取平面速度分布，分析脉动、应变与回流等特征；依托相位多普勒颗粒分析（PDPA）测量液滴粒径和速度。结合已有非稳态对冲火焰研究，进一步探索喷雾输运、混合过程与火焰稳定之间的联系。
碳烟成像与颗粒演化
围绕碳烟生成与氧化，开展红外辐射成像、消光测量及激光诱导炽光诊断，研究颗粒分布与温度场的关联。结合已发表的二维成像工作，重视背景扣除、光学性质与反演假设，利用不同测量结果进行对照，评估不确定性来源。
未来拓展
未来将面向旋流燃烧、低碳燃料和更接近实际装备的反应环境，拓展诊断的时间分辨能力与空间覆盖范围。计划探索多技术同步联测、多视角测量和三维重建，研究不同信号之间的时空配准与互补关系，并结合物理约束和数据方法改善重建质量。通过逐步建立可对照的温度、组分、颗粒和速度数据，为复杂反应流模型验证及燃烧组织优化提供更完整的依据。
代表论文
- 高可控非稳态对冲扩散火焰的实现及其时变流场特征
以粒子图像测速研究非稳态对冲火焰，支撑时变流场诊断。
- Characterization of the non-uniform thermochemical structure of laminar premixed stagnation flame using mid-infrared laser absorption tomography
利用中红外吸收层析表征非均匀热化学结构，支撑空间场重建。
- Infrared imaging for two-dimensional soot and temperature measurements in laminar premixed and non-premixed flames
开展二维碳烟与温度红外成像，支撑颗粒和热状态测量。
- Spatially and temporally resolved temperature measurements in counterflow flames using a single interband cascade laser
实现对冲火焰温度的空间与时间分辨测量，支撑瞬态热状态研究。
- Hybrid constraint multi-line absorption spectroscopy for non-uniform thermochemical measurements in axisymmetric laminar and jet flames
通过混合约束多谱线吸收反演非均匀热化学分布，补充场重建方法。