随着节能减排的要求越来越高,必须要更深入的了解天然气发动机缸内燃气喷射、混合和燃烧过程,因此,应用激光诊断技术对气体射流的可视化研究逐渐发展起来。激光诊断技术主要有平面激光诱导荧光法、纹影法和阴影法等。燃气的喷射及其与空气的混合被认为是最重要的过程,其中燃气的喷射特性是设计发动机需要考虑的关键性因素之一,其射流发展过程对发动机的工作效率有直接影响,而且在改善发动机的排放性能上也有重要意义。天燃气射流经喷嘴喷出后,与周围空气发生卷吸和掺混作用。发动机缸内燃烧过程非常依赖于燃料与空气的混合气分布,而分布特征与射流特性参数具有直接关系。燃气射流浓度场的定量测量有助于深入了解燃气喷射过程,同时也为进一步研究双燃料发动机的燃烧过程和开展数值模拟工作奠定了基础。本文研究工作基于平面激光诱导荧光PLIF技术,平面激光诱导荧光PLIF是一种非接触式、快速响应和高时空分辨率技术,广泛应用于各种复杂流场。本文选择丙酮作为示踪剂,采用266nm片光作为激发光源,通过CCD相机来记录荧光图像,对不同工况下的天然气射流浓度场进行了二维测量,定量开展天然气浓度场的研究。同时对天然气射流特性进行了一系列的分析,其中包括天然气射流的发展过程和在不同喷射压力、不同喷管结构尺寸和不同燃气温度下的射流特性,从而得出了天然气射流在不同喷射条件下的发展规律。应用激光诱导荧光技术定量研究不同条件下的天然气射流的贯穿距、锥角等特性参数。结果显示,随着喷射压力的增加,贯穿距和锥角有增加的趋势。燃气出口浓度会增加,远场浓度变化不大。随着喷孔直径的增加,贯穿距和锥角也会增大,燃气喷射质量增大,燃气浓度增加。燃气温度增加会使得燃气喷射质量下降,相同条件下燃气浓度会下降,因此在高温喷射条件下,需要增加喷射压力来提高喷气质量。