燃气轮机中，燃料掺混特性对火焰温度均匀性及其形态分布具有显著影响，进而影响燃气轮机的排放特性和热声振荡特性等，是评价燃烧器设计好坏的关键指标。项目旨在设计和搭建适用不同喷嘴结构的试验台，用于模拟燃气轮机中的燃料掺混过程。利用先进激光诊断技术精确测量燃料浓度场、速度场等关键参数，揭示喷嘴结构对掺混效果的具体影响机制。同时，项目还利用计算流体动力学（CFD）工具进行数值模拟，与实验结果进行对比验证以建立准确可靠的掺混特性研究方法。

1）设计和制造一套用于评估燃气轮机喷嘴中燃料与空气混合效果的实验装置。该装置将能够精确控制燃料与空气的比例，进而调节混合过程以实现不同的混合效果；

2）开发一种基于激光诱导击穿光谱（LIBS）技术的方法来实时监测燃料与空气混合物中的成分浓度。通过构建实验平台，研究击穿信号光谱和测量精度的影响因素，建立校准模型，从而提供一种快速准确的掺混特性测量手段；

3）利用计算流体力学（CFD）等数值仿真工具，深入探究燃气轮机喷嘴内部燃料与空气的掺混机制，为新型高效喷嘴的设计提供理论支持。

1）设计并搭建了一套燃料与空气掺混测试装置，建立装置三维模型，并绘制加工图纸。选择合适的材料和加工技术，完成机械部件的加工与组装。

2）设计并搭建了一套LIBS激光测量系统，实现了激光、光谱仪、光谱仪软件和位移台的联动。编写了一个labview程序控制测量系统自动化运行。探究了焦距、延迟、门宽、能量等因素对测量准确性的影响。使用该系统建立了氢气和甲烷的校准曲线。编写了一套MATLAB程序实现数据快速批量处理。测量了喷管截平面的燃料浓度分布并绘制了当量比云图。

3）进行了简化管道掺混以及旋流器单元结构掺混的数值仿真，模拟了空气-甲烷掺混的过程，对比了不同工况不同结构下的掺混效果，分析了气体掺混的机理。