基于TDLAS多线吸收的超燃冲压发动机直连台架燃烧场二维分布测量

作     者：夏晖晖 张顺平 杨顺华 阚瑞峰 许振宇 阮俊 姚路 黄安 XIA Huihui;ZHANG Shunping;YANG Shunhua;KAN Ruifeng;XU Zhenyu;RUAN Jun;YAO Lu;HUANG An

作者机构：中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机技术重点实验室绵阳621000 

基　　金：国家重点研发计划项目(2020YFA0405703) 安徽省自然科学基金项目(2008085QF317) 

出 版 物：《实验流体力学》 (Journal of Experiments in Fluid Mechanics)

年 卷 期：2025年第39卷第1期

页      码：80-86页

摘      要：本文针对超燃冲压发动机燃烧室扩张段非均匀流场温度和水汽浓度二维分布的高分辨率测量需求,发展了先进的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)燃烧场分布重建技术,该技术通过增加激光测量光路上扫描获得的水汽吸收谱线数目,实现场分布重建问题求解方程数量的增加;通过联立所有交叉光路下吸收光谱获得的吸光度方程,构建以温度和浓度为未知数的最优化目标函数;并采用全局寻优模拟退火算法对目标函数进行求解,实现温度场和水汽分压场的重建。发动机直连台架试验中,采用正交光路布局,设计共16条测量光路(水平5条、垂直11条)的方形光机结构,集成TDLAS测量系统。对5只DFB激光器采用分时直接吸收探测方式,测量频率4 kHz,每条测量光路下可扫描获得5条水汽吸收谱线(7467.77、7444.36、7185.60、7179.75和6807.83 cm),系统在高温炉上开展了多温度台阶标定测试,温度测量偏差在2.7%以内。外场试验中,对16条光路下同步采集到的吸收光谱数据进行离线处理,获得了发动机燃油点火、燃烧、熄火各个状态下的温度场和水汽分压场分布数据。试验结果表明:TDLAS多线吸收测量技术能够实现场分布准确稳定测量,满足发动机复杂燃烧流场诊断和恶劣工况工程应用需求。

主 题 词：超燃冲压发动机 燃烧诊断 场分布二维测量 可调谐激光吸收光谱 全局寻优重建算法 

学科分类：07[理学] 08[工学] 070302[070302] 0703[理学-化学类] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.11729/syltlx20220103

馆 藏 号：203157617...