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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2007年第7期8卷 1170-1178页

作者： CHEN Ling-hong ROZE Claude gARO Annie gIRASOLE Thierry CEN Ke-fa grehan gérard State Key Laboratory of Clean Energy Utilization Zhejiang University Hangzhou 310027 China Laboratoire d＇Electromagnétisme et Systémes Particulaires Universite ＆ INSA Rouen CORIA/CNRS UMR 6614 France

A semi-analytical Monte Carlo (SMC) simulation was developed to simulate the propagation of laser-induced fluo- rescence (LIF) in an optically participating spray, which simultaneously exhibits spectrally dependent emission, anisotropic scattering, absorption, and re-emission. The SMC simulation is described and then applied to an experimental configuration of a cloud of polydisperse droplets composed of water and sulforhodamine B dye. In the SMC simulation, the collected LIF flux on the remote receptor element is calculated as the global contribution from the emissive source, single, twice, … and nth collision events in any sequence. The effects on the fluorescence photons propagation of spray parameters like the dye concentration, droplets concentration, and droplets size are examined. Three spectral bands representing different optical properties are chosen to analyze the interference of absorption, scattering and re-emission on the detected LIF flux. The obtained spectral LIF flux distribution on the receptor demonstrates a “red shift” phenomenon.

关键词： Laser-induced fluorescence (LIF) Semi-analytical Monte Carlo (SMC) simulation Absorption Anisotropic scattering Re-emission Spray

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微尺度碳粒的激光诱导辐射非傅里叶现象分析

中国激光 2014年第4期41卷 189-195页

作者：陈玲红左磊吴建 gérard grehan 岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027 UMR 6614/CORIA CNRS/Universitéet INSA de RouenSaint Etienne du Rouvrayfrance76800

采用热松弛时间表征微纳米含碳粒子受热瞬间热扰动和热响应存在的时间迟滞,同时结合Kn数判断受热粒子所处的流动区域修正空气导热系数,建立亚微米碳粒的单相延迟双曲型瞬态激光诱导辐射传热传质模型,分析碳粒子经高能脉冲激光照射前后... 详细信息

采用热松弛时间表征微纳米含碳粒子受热瞬间热扰动和热响应存在的时间迟滞,同时结合Kn数判断受热粒子所处的流动区域修正空气导热系数,建立亚微米碳粒的单相延迟双曲型瞬态激光诱导辐射传热传质模型,分析碳粒子经高能脉冲激光照射前后其温度与激光诱导辐射光谱强度的时域变化特征。重点讨论了热松弛时间与激光能量等参数对不同粒径尺度的碳粒激光诱导辐射光谱信号的影响。结果表明,热松弛时间值越大,入射激光能量越高,粒径越小,受热颗粒的激光诱导辐射光谱信号振荡幅度越强,非傅里叶效应越显著,这为采用激光诱导辐射技术进行高温环境亚微米量级含碳微粒的定量测量研究提供理论依据。

关键词：激光技术激光诱导辐射微尺度碳粒热松弛时间非傅里叶效应

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不可溶性固态内核霾滴的散射及吸收特性分析

中国激光 2015年第3期42卷 234-241页

作者：陈玲红蒋一奇孙洋洋 gérard grehan 高翔岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027 UMR 6614/CORIA CNRS/Université et INSA de Rouen Saint Etienne du Rouvrayfrance76800

为研究大气环境不可溶性固态内核霾滴的光学性质,以纤维素、石英、聚苯乙烯、赤铁矿及碳黑5种典型凝结核为例,采用核-壳模型计算含不同种类内核霾滴的散射、吸收、消光等效率因子,重点讨论非吸收性内核、弱吸收性内核、强吸收性内核以... 详细信息

为研究大气环境不可溶性固态内核霾滴的光学性质,以纤维素、石英、聚苯乙烯、赤铁矿及碳黑5种典型凝结核为例,采用核-壳模型计算含不同种类内核霾滴的散射、吸收、消光等效率因子,重点讨论非吸收性内核、弱吸收性内核、强吸收性内核以及霾滴尺度等参数变化对霾滴光学特性的影响。研究结果表明,与吸收性内核霾滴相比,非吸收性内核霾滴的散射较强,PM2.5霾滴的散射与霾滴尺度参数y、内核尺度参数x以及内核复折射率m1等非线性相关;霾滴的吸收效率因子主要取决于内核相对尺度β与内核复折射率。研究结果有助于进一步开展大气雾霾能见度精确评估以及高湿环境多相流复杂介质的激光测量等研究。

关键词：大气光学霾滴不可溶性固态内核核-壳模型散射吸收

A 3D numerical simulation of laser-induced incandescence of soot particles in coal combustion products

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2009年第9期10卷 1320-1326页

作者： Ling-hong CHEN Ke-fa CEN Annie gARO gerard grehan State Key Laboratory of Clean Energy Utilization Zhejiang University Hangzhou 310027 China LESP UMR 6614/CORIA CNRS/Universite et INSA de Rouen Saint Etienne du Rouvray 76800 France

Laser-induced incandescence (LII) has received increasing attention as a potentially powerful technique for in-situ measuring of the volume fraction and primary size of soot particles in combustion systems. In this study, a 3D Monte Carlo simulation combined with a Mie equation was developed to analyze the influence of spectral absorption and scattering on the measured LII flux emitted by soot particles. This paper represents a first attempt to analyze soot measurement using the LII technique in coal combustion products. The combustion products of gases (CO2, N2), soot, and fly-ash particles, present between the location of laser-excited soot and the LII flux receiver. The simulation results indicated that an almost Beer-Lambert exponential decrease in LII flux occurred with an increase in the volume fraction of soot particles, while a nearly linear decrease occurred with an increase in the volume fraction of fly-ash particles. The results also showed that scattering effects of both soot and fly-ash particles on the LII flux could be neglected. Compared with the absorption of gases, a decrease of 20% of LII flux was observed with soot particles, and a decrease of 10% with fly-ash particles.

关键词： Laser-induced incandescence (LII) Soot Fly-ash 3D Monte Carlo Scattering Absorption

Limits on rough-particle sizing with low-defocus interferometric imaging

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Particuology 2015年第5期13卷 52-58页

作者： M.Brunel L.Ouldarbi H.Shen g.grehan S.Cetmellec Dpartement Optique et Lasers CORIA-UMR CNRS 6614Universite de RouenAvenue de I'UniversiteBP 12F-76801 Saint-Etienne du Rouvray Cedex.France

We present a rigorous theoretical model for the influence of the aperture in interferometric out-of-focus imaging. We investigate the role of this effect on the properties of speckle-like patterns generated by irregular, rough particles. Finally, we determine the conditions under which these patterns are no longer representative of particle size but of the aperture itself and the defocus parameter.

关键词： lnterferometric out-of-focus imaging Irregular rough particles generalized Huygens-Fresnel integrals

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作者： John grehan.

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数字显微全息中颗粒重建数值模拟

浙江大学学报（工学版） 2012年第9期46卷 1647-1653页

作者：曲瑞陽吴学成高翔吴迎春陈玲红 g.grehan 岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027 法国国家科研中心CNRS 鲁昂大学法国国家应用科学研究院鲁昂分院CORIA研究所鲁昂法国76801

采用数值模拟方法研究了颗粒空间位置及间距对显微全息测量结果(颗粒位置和粒径)的影响,分别考察了颗粒在平行和垂直光轴方向上,电荷耦合元件(CCD)平面内不同间距和不同粒径情况下的颗粒重建结果,讨论了灰度阈值对颗粒识别的影响,并结... 详细信息

采用数值模拟方法研究了颗粒空间位置及间距对显微全息测量结果(颗粒位置和粒径)的影响,分别考察了颗粒在平行和垂直光轴方向上,电荷耦合元件(CCD)平面内不同间距和不同粒径情况下的颗粒重建结果,讨论了灰度阈值对颗粒识别的影响,并结合实验对实际拍摄得到的颗粒全息图进行重建分析.结果表明:在垂直光轴方向上,当记录距离分别为5、50、100μm时,可以识别出粒径均为1μm的双颗粒的最小间距分别对应为1、2、2μm;在平行光轴方向上,记录距离分别为5、50、100μm时,可以识别出粒径均为1μm的双颗粒的最小间距分别对应为2、8、16μm;在重建过程中,灰度阈值应设定为不小于0.5.

关键词：微流场数字显微全息颗粒间距灰度阈值误判率

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彩虹及在非均匀球中的应用

光学学报 2003年第6期23卷 712-716页

作者：韩香娥任宽芳 grehan g gouesbet g 吴振森西安电子科技大学理学院电波研究所西安710071 LESP

利用广义洛伦兹米氏理论 ,研究了多层球折射率按指数规律变化时 ,其一阶彩虹角分布随折射率变化的情况。研究结果表明 ,无论折射率为指数增大还是指数衰减 ,多层球彩虹角位置均与折射率分布密切相关 ,为探测非均匀球的折射率及梯度分布... 详细信息

利用广义洛伦兹米氏理论 ,研究了多层球折射率按指数规律变化时 ,其一阶彩虹角分布随折射率变化的情况。研究结果表明 ,无论折射率为指数增大还是指数衰减 ,多层球彩虹角位置均与折射率分布密切相关 ,为探测非均匀球的折射率及梯度分布以及燃烧室的温度分布提供了有效的信息。

关键词：广义洛伦兹-米氏理论光散射折射率分布折射率测量彩虹几何光学

测量两相流中颗粒特性的相位多普勒方法理论模型

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实验力学 2000年第1期15卷 43-50页

作者：张松任宽芳沈熊 g.grehan g.gouesbet 清华大学工程力学系北京100084 法国鲁昂大学

本文在几何光学近似Mie散射理论的基础上建立了一种计算激光多普勒信号中相位差与粒径关系的数学模型 .对几种常用的相对折射率情况下的相差 -粒径特性进行了计算 ,分析并给出了光学系统的最佳配置 .计算结果与Mie散射理论的计算结果进... 详细信息

本文在几何光学近似Mie散射理论的基础上建立了一种计算激光多普勒信号中相位差与粒径关系的数学模型 .对几种常用的相对折射率情况下的相差 -粒径特性进行了计算 ,分析并给出了光学系统的最佳配置 .计算结果与Mie散射理论的计算结果进行了对比 ,有很好的一致性 .

关键词：相位-多普勒分析两相流颗粒特性

光复散射对消光法粒径测量的影响:复散射模型与数值模拟

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光学学报 2004年第5期24卷 696-699页

作者：苏明旭任宽芳 grehan g 蔡小舒 Rozé C girasole T 上海理工大学颗粒与两相流测量技术研究所 LESP UMR 6614/CORIA CNRS-Université & INSA de Rouen 76801 Saint Etienne du Rouvray France

复散射效应在光散射颗粒测量中不仅重要 ,且尚未得到很好解决。采用蒙特卡罗方法 ,对不同的光波长 ,颗粒浓度以及收接器条件下的光复散射进行了数值模拟 ,数值算法程序经与四通量模型进行对比验证 ,数值结果与单散射条件的郎伯比尔模型... 详细信息

复散射效应在光散射颗粒测量中不仅重要 ,且尚未得到很好解决。采用蒙特卡罗方法 ,对不同的光波长 ,颗粒浓度以及收接器条件下的光复散射进行了数值模拟 ,数值算法程序经与四通量模型进行对比验证 ,数值结果与单散射条件的郎伯比尔模型进行比较 ,进而讨论了复散射效应对消光法颗粒粒径测量影响。表明复散射对消光法颗粒测量的影响不仅取决于颗粒系自身的浓度 ,而且接收器的几何尺寸和接收位置起着非常重要的作用 ,减小颗粒介质层厚度和减小光接收器接收面积 ,增大接收距离以及减小接收角都能减小复散射效应对消光法粒径测量的影响。

关键词：光复散射消光法粒径测量蒙特蕾罗方法光散射数值模拟