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该文结合激光技术和计算机数字图像处理技术,开发了新型流场测量手段.从湍流涡结构入手,提示湍流燃烧中的涡分布、尺度,涡团产生、成长、发展及其破碎过程,探求涡运动与湍流火焰之间的作用机理,不对具有化学反应流的湍流机理具有意义,而且对湍流在火焰稳定性,波动性,拟序结构对燃烧的影响,湍流火焰的非线特性及火焰微观结构方面都具有重要的价值.该文的工作主要按照以下七个章节来展开:第一章从理论和实际应用角度论述了课题研究的背景和意义,对湍流和燃烧理论和研究和发展动态进行了系统地综述,在比较和借鉴在相关领域的研究工作的基础上,提出了该文的研究内容.第二章的工作主要集中的试验系统方面.完成了湍流燃烧试验台的建立;开发了准高速湍流火焰数字图像采集系统和相应的分析系统软件,为湍流火焰图像的动态分析奠定了基础;激光层析测量系统的开发使得观察和分析湍流和燃烧火焰结构成为可能;基于激光层析技术的粒子图像速度系统的开发,为分析局部二维湍流流场提供了有力的测试手段.第三章对湍流射流与火焰大涡拟序结构的波动特性进行了研究.第四章对湍流射流预混火焰时间及空间的非线性分形特性进行了研究.提出了基于测度分形的新思路,从而将分形理论在湍流火焰结构的应用中扩展到介于面维数和体维数之间的高维情况,从中发现了火焰的细微结构的线、面分数维符合分形理论所的规律,进一步明确了湍流预混火焰的分数维特性.第五章是关于湍流射流火焰脱火、熄火机理的理论与试验研究,通过动态图像分析所发现的湍流射流在脱火点附近的流动形态,提出了利用标量浓度场和涡旋动量场来描述大尺度涡团的运动所造成的射流边界的间歇性.第六章是对湍流对冲燃烧熄火特性的试验研究.对湍流对冲火焰的试验现象进行了简要的,针对对冲火焰的结构和流场特性提出了四个描述参数及其物理意义.利用粒子动态测速系统对冷态对冲流场的速度场进行了测量,获得速度应变率作为流场对火焰燃烧状况的指标.对对冲火焰的燃烧善进行动态图像采集,利用图像处理技术定量提取和分析火焰面结构的变化规律,利用边界局部曲率指标定量描述结构化对对冲熄火临界条件的影响.第七章主要是介绍电力系统煤粉锅炉燃烧的图像论断系统的研制和应用情况.这项工作对提高锅炉运行的经济性和安全性具有指导性意义.