颗粒粒度分布是表征气溶胶特性的重要指标,也是决定气溶胶对空气质量影响的主要参数。从燃烧过程、核燃料循环、微电子、新材料到污染防治,工业上对气溶胶颗粒粒度分布的需求越来越大。然而,气溶胶颗粒存在扩散速率高、尺寸形状变化快等特性,常规测量方法,难以实现颗粒粒度分布的准确测量。本文基于动态光散射原理,研制了气溶胶颗粒动态光散射测量平台,通过自相关函数中特征时间参数的分析,研究了布朗运动和平移运动在流动气溶胶颗粒动态光散射测量中的作用机制,实现了气溶胶颗粒粒度分布的动态光散射在线测量,研究的主要内容包括:1.流动多分散气溶胶颗粒的光强自相关函数特征。在气溶胶动态光散射测量中,不干扰布朗运动的层流流速下,采用含有扩散和平移两种贡献的光强自相关函数模型,流速的增加仍然会影响气溶胶颗粒粒度分布测量的准确性,这种影响限制了动态光散射技术在气溶胶测量中的应用。2.层流条件下流速对气溶胶粒径分布反演的影响。模拟与实验数据的反演结果表明,对于单峰颗粒体系,流速的增加会导致峰值位置误差增大、峰值高度减小和粒度分布展宽。对于双峰颗粒,随着流速的增加,两个峰值位置间的距离减小,最终变为单峰分布。流速对测量结果的影响类似于添加信号噪声的影响,随流速增加而增大。这种效应与被测气溶胶粒径有关,粒径越大,信噪比越低。3.流速对气溶胶粒度分布测量的制约机制。流动条件下的模拟与实测光强自相关函数数据反演结果表明,流速增加导致的气溶胶反演困难,未能在光强自相关函数模型中得以表达,其原因在于流速的增加加剧了反演方程的病态性,表现为方程核矩阵条件数的增加。从信号提取的角度分析,流速的增加,在实质上降低了光强自相关函数中粒度信息的幅值。4.流动气溶胶动态光散射测量中流速限制机理。根据相关时间内平移流动导致散射体内交换的颗粒数量占比模型分析:流动气溶胶动态光散射测量的流速限制与颗粒进出散射体的数量有关,随着进出散射体的颗粒数在散射体内颗粒总数的占比增大,反演得到的颗粒粒径逐渐减小、分布展宽和峰高降低。颗粒进出散射体的影响还与被测颗粒粒径有关,对于较大的气溶胶颗粒,这种趋势更为显著。适于流动气溶胶颗粒动态光散射在线测量的流速,不仅受限于流体的雷诺数,而且受制于测量过程中流入、流出散射体的颗粒数量与散射体内颗粒总数的数量比。这一数量占比的作用极大地限制了气溶胶动态光散射在线测量的速度选择区间,且通常未被关注,这导致动态光散射技术一直未能在流动气溶胶颗粒测量中得到有效应用。本文通过气溶胶颗粒动态光散射测量技术研究,探索了流动过程对测量的制约机制,以期为流动气溶胶动态光散射在线测量的工业应用提供理论与实验依据。