▮ 實際應用場景
火焰傳播速度、燃料霧化品質、點火延遲——燃燒科學的每一個核心問題都需要高速影像才能回答。從內燃機噴射到航太推進劑,高速攝影機是燃燒研究實驗室的標準配備。
燃燒研究的影像需求
燃燒現象跨越多個時間尺度:燃料液滴蒸發(毫秒)、火焰鋒面傳播(亞毫秒)、爆燃轉爆轟(DDT,微秒)。高速攝影機配合 Schlieren 光學、OH-PLIF、Mie Scattering 等光學診斷技術,提供燃燒過程的全面可視化。
燃料噴霧霧化分析
柴油/汽油噴嘴的霧化液滴尺寸分布、噴霧錐角與貫穿深度,優化噴射系統設計。
火焰傳播速度量測
預混火焰、擴散火焰的傳播速度與火焰鋒面結構,建立層流/湍流燃燒速度數據庫。
點火過程可視化
電弧點火、雷射點火的點火核成長過程,分析點火延遲與點火能量需求。
爆燃轉爆轟(DDT)
管道內燃料-空氣混合氣的爆燃加速與爆轟形成過程,用於安全評估與爆轟引擎研究。
固態推進劑燃燒
火箭/砲彈推進劑燃面形態、燃速與熄火現象,支援固態推進劑配方研究。
工業燃燒器優化
鍋爐、工業爐的燃燒效率診斷,分析火焰穩定性、回火風險與 NOx 生成機制。
燃燒研究拍攝規格
| 研究主題 | 關鍵時間尺度 | 建議幀率 | 光學方法 |
|---|---|---|---|
| 燃料噴霧霧化 | 0.1–10 ms | fps | 背光 / Mie Scattering |
| 層流火焰傳播 | 1–100 ms | fps | 直接攝影 / Schlieren |
| 湍流火焰 | 0.1–1 ms | fps | OH-PLIF / Schlieren |
| 點火過程 | 0.01–1 ms | fps(降解析度模式) | 直接攝影 |
| 爆轟傳播 | 1–100 µs | fps(降解析度模式) | Schlieren / 陰影法 |
| 固態推進劑 | 0.1–10 ms | fps | 直接攝影 |
台灣燃燒研究學術機構
台灣燃燒研究社群以陽明交通大學的燃燒年會(每年舉辦)為核心,東茂科技是長期合作廠商:
- 陽明交通大學機械系:廖英皓教授燃燒實驗室(與東茂有既有合作關係)
- 成功大學航太系:推進劑燃燒與超音速燃燒研究
- 中山科學研究院:固態推進劑配方研究
- 清華大學動機系:內燃機燃燒診斷
- 中正大學機械系:工業燃燒器優化研究
- 台灣中油研究院:新型燃料燃燒特性評估
推薦機型:燃燒研究
- DITECT HAS 系列:400,000fps(降解析度模式),配合 Schlieren 系統,是台灣多所大學燃燒實驗室的現有配備
- AOS PROMON 系列:2,000 fps / 1080p,燃燒穩態診斷與工業爐優化
- SSZN SH6 系列:10,000 fps,燃料噴霧分析,高 CP 值
常見問題 FAQ
高速攝影機能直接拍攝火焰嗎,會不會損壞感光元件?
直接拍攝可見光火焰通常不會損壞感光元件,因為火焰亮度雖高,但配合適當曝光時間和 ND 濾片即可控制。需要注意的是火焰產生的輻射熱,應確保相機與火焰保持適當距離,或使用反射鏡光學路徑隔熱。
燃燒年會上東茂展示的是哪些設備?
東茂在燃燒年會通常展示 DITECT HAS 系列超高速機和 SSZN 系列,提供現場 Demo 拍攝。廖英皓教授實驗室使用 DITECT 設備進行噴霧燃燒研究,歡迎有興趣的研究者預約借機試用。
論文使用借機設備需要在致謝中說明嗎?
建議在論文「實驗設備」章節說明設備型號(如 DITECT HAS-EX)與技術規格,並在致謝中注明設備由東茂科技(HSC.TW)提供技術支援。這有助於提升論文的可重複性,東茂也樂於在技術文件中引用合作研究成果。
燃燒與爆炸現象:超高速影像技術選型指南
燃燒研究的特殊需求
燃燒現象的影像分析需要克服兩大挑戰:(1)時間尺度—火焰傳播(10–500μs 解析度要求)與爆轟(1μs 以下解析度要求)差異巨大;(2)光譜範圍—燃燒化學發光主要在 UV(nm)與近紅外(nm),需要相應的感光元件。不同燃燒現象需要不同的設備組合。
燃燒應用幀率需求
| 研究類型 | 時間尺度 | 建議幀率 | 推薦機型 |
|---|---|---|---|
| 引擎缸內燃燒 | 10–100μs | fps | DITECT HAS-U |
| 預混火焰傳播 | 100μs–1ms | fps | DITECT HAS-D |
| 爆轟起爆(DDT) | 1–10μs | fps(降解析度模式) | DITECT HAS-U1 |
| 噴霧燃燒(GDI引擎) | 10–100μs | fps | DITECT / Mega Speed |
東茂科技燃燒研究支援
東茂科技為台灣 DITECT 總代理,提供 UV 強化型感光元件選配服務。我們曾協助多所大學燃燒實驗室設計完整的光路系統,包含直接攝影、Schlieren、OH-PLIF 配合方案。若您的研究需要特定光譜響應的鏡頭或過濾器,歡迎詢問技術報價。
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