Experimental Spectroscopic Studies of Carbon Monoxide (CO) Fluorescence at High Temperatures and Pressures
Etudes experimentales de spectroscopie de fluorescence du monoxyde de carbone (CO) à hautes températures et pressions
Résumé
Two-photon excitation laser-induced fluorescence of carbon monoxide (CO-LIF) is investigated experimentally in order to determine the applicability of this technique for imaging CO concentration in aeronautical combustors. Experiments are carried out in a high temperature, high-pressure test cell, and in a laminar premixed CH4/air flame. Influence of temperature and pressure on CO-LIF spectra intensity and shape is reported. The experimental results show that as pressure increases, the CO-LIF excitation spectrum becomes asymmetric. Additionally, the spectrum strongly shifts to the red with a quadratic dependence of the collisional shift upon pressure, which is different from the classical behavior where the collisional shift is proportional to pressure. Moreover, pressure line broadening cannot be reproduced by a Lorenztian profile in the temperature range investigated here (300–1750 K) and, therefore, an alternative line shape is suggested.
Une étude expérimentale de spectroscopie LIF à deux photons de la molécule CO (CO-LIF) est menée afin d'évaluer sa faisabilité en mode imagerie dans des moteurs aéronautiques. Les expériences sont réalisées d'une part dans une cellule à hautes température et pression et dans une flamme de prémélange CH4/air. Nous présentons l'influence de la température et de la pression sur l'intensité et la forme des spectres LIF de CO. Le spectre d'excitation devient asymétrique quand la pression augmente. Il est fortement décalé vers le rouge avec une dépendance quadratique du décalage collisionnel avec la pression, ce qui diffère de la classique dépendance linéaire. L'élargissement par pression du spectre n'est pas reproduit avec la fonction Lorentzienne et un profil collisionnel de Lindholm est utilisé pour simuler les spectres dans une certaine gamme de pression et températures.