激光吸收光谱与层析反演
围绕可调谐激光吸收光谱，研究适用于燃烧环境的谱线选择、信号解析及温度和组分浓度定量测量方法。结合不同位置与视角的光路布置，通过层析反演将沿光路累积的吸收信息重建为空间分布。重点关注高温光谱模型、流场非均匀性、有限观测条件及测量噪声对反演结果的影响，提高复杂反应流中空间重建的分辨能力与可靠性。
CLS · RESEARCH AREAS
光学诊断与多维成像
Optical Diagnostics and Multidimensional Imaging
发展面向燃烧与多相反应流的先进光学诊断和多维成像方法，揭示流动、传热与化学反应的时空演化。
研究概述
燃烧过程中的流动结构与化学反应相互影响，共同决定火焰的稳定性和污染物生成。对温度、组分及速度分布进行精细测量，是认识反应流和火焰动力学的重要基础。我们利用光与物质的相互作用，发展能够解析流场空间结构与瞬态变化的光学诊断方法，重点开展激光吸收光谱与层析反演研究，并结合成像技术表征多相反应流。通过可靠的定量测量，为理解燃烧过程、检验数值模型和改进装置设计提供实验依据。
研究重点
多相反应流场与火焰动力学诊断
利用粒子图像测速（PIV）测量速度场，表征回流、剪切与湍流结构；利用相位多普勒颗粒分析（PDPA）获取喷雾液滴的粒径与速度，研究雾化、输运及气液相间作用。结合反应区成像，分析燃料混合、液滴蒸发与燃烧过程的相互影响，揭示流动脉动、涡结构与火焰响应之间的关系，并将碳烟的形成与输运纳入多相反应流的光学表征。
温度与组分浓度场成像
综合激光吸收、激光诱导荧光（LIF）、发射光谱与红外成像等方法，研究温度和关键组分浓度场的多维、时间分辨测量。针对不同物种和测量条件，结合分子激发、碰撞猝灭及辐射传输等过程，建立光学信号与待测物理量之间的定量关系。重点表征反应区、局部高温区和燃烧污染物的空间分布及瞬态演化，为分析混合、反应与传热之间的相互作用提供实验依据。
先进光谱技术在反应流中的应用
探索色散光谱在燃烧反应流中的应用，利用气体对光相位的影响获取组分与热力学状态信息，研究吸收与色散测量的互补性，以及复杂环境下的信号提取方法。进一步关注光频梳、双光梳等宽带高分辨光谱技术，探索多物种同步测量、重叠光谱解析和瞬态反应过程诊断，拓展传统少量谱线测量所能获取的信息范围。
研究展望
未来将面向氢发动机、燃气轮机等动力装置中的复杂燃烧流场，发展适应高温高压和快速瞬态变化的诊断方法，研究火焰传播、燃烧不稳定性及污染物生成。结合光谱模型与机器学习算法，提高有限观测条件下的反演与成像能力，为反应流模型验证和动力装置优化提供可信数据。
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