標籤: 燃燒動力學

  • 燃燒與爆炸現象的超高速影像分析技術

    燃燒與爆炸現象的超高速影像分析技術

    ▮ 實際應用場景

    產業背景
    燃燒研究機構、引擎設計部門、化學反應動力學實驗室

    面臨問題
    燃燒火焰傳播速度達 30–300 m/s,爆轟現象更超過 2,000 m/s,標準高速攝影機(10,000fps)每幀間隔 100μs 仍不足以解析火焰前端結構。

    HSC 解決方案
    DITECT HAS-U 系列提供最高 10,000,000 fps,搭配紫外線(UV)感光增強,可拍攝自由基發光(CH*、OH*)等燃燒化學發光現象。

    成效
    研究團隊首次完整記錄丙烷/空氣預混氣的爆轟起爆序列(DDT),解析出熱點形成的 5 個關鍵時間步,研究成果發表於《Combustion and Flame》。

    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。

    fps燃燒火焰可視化燃料霧化分析點火時序研究

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    燃燒研究的影像需求

    燃燒火焰噴霧點火高速攝影實驗
    燃燒火焰噴霧點火高速攝影實驗

    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 fpsOH-PLIF / Schlieren
    點火過程0.01–1 msfps(降解析度模式)直接攝影
    爆轟傳播1–100 µsfps(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

    燃燒火焰噴霧點火高速攝影實驗
    燃燒火焰噴霧點火高速攝影實驗

    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。

    台灣燃燒研究社群的長期技術夥伴

    東茂科技長期支援燃燒年會及各大學燃燒實驗室,提供借機、技術支援與設備整合服務。

    預約借機評估

    東茂科技HSC高速攝影機+886-4-8857599
    東茂科技有限公司
    地址:彰化縣溪湖鎮興學街356巷1號
    電話:04-8857599
    網址:https://hsc.tw

    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 fpsDITECT HAS-U
    預混火焰傳播100μs–1ms fpsDITECT HAS-D
    爆轟起爆(DDT)1–10μsfps(降解析度模式)DITECT HAS-U1
    噴霧燃燒(GDI引擎)10–100μs fpsDITECT / 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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