基于TDLAS的污染組分對高超聲速試驗熱力學(xué)參數(shù)的影響研究.pdf

1、地面模擬試驗是認(rèn)識高超聲速飛行復(fù)雜流動機(jī)理，預(yù)測和考核高超聲速飛行性能不可缺少的重要手段。然而，在迄今為止的幾乎所有的地面試驗設(shè)備中，尤其是燃燒加熱風(fēng)洞地面試驗設(shè)備中，所產(chǎn)生的高焓試驗氣流的組分都難以復(fù)現(xiàn)真實(shí)飛行完全相同的條件，即地面模擬試驗氣流中不可避免地存在某種程度的“污染”。污染問題導(dǎo)致地面試驗中的氣流條件與實(shí)際飛行條件不一致，使得地面試驗數(shù)據(jù)外推到飛行條件時存在一定的不確定性。
　　本文在激波風(fēng)洞中通過調(diào)節(jié)激波強(qiáng)度以及添加

2、一定量的污染組分(H2O和CO2)來模擬燃燒加熱風(fēng)洞的來流條件，結(jié)合近紅外可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器吸收光譜(TDLAS)測量系統(tǒng)獲取試驗流場的靜溫，研究主要污染組分H2O和CO2對激波風(fēng)洞不同馬赫數(shù)(Ma6和Ma2.5)噴管出口流場以及風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ土鲌鰺崃W(xué)參數(shù)的影響規(guī)律。
　　本文的主要工作如下:
　　1、針對污染影響研究中靜溫和靜壓較低的流場條件，以H2O為示蹤，搭建了一套適用于流場溫度T=200K-400K，流場壓力P=0.

3、05atm-0.1atm，H2O摩爾含量XH2O=5％-10％，吸收長度L=20cm條件下的TDLAS低溫測量系統(tǒng)，室溫及冰柜內(nèi)的標(biāo)定實(shí)驗表明靜態(tài)流場條件下該系統(tǒng)溫度測量誤差不超過3％;
　　2、利用該系統(tǒng)獲取不同來流條件下直聯(lián)試驗臺隔離段內(nèi)的流場靜溫，結(jié)果表明在激波風(fēng)洞驅(qū)動段與被驅(qū)動段壓力比以及噴管固定的條件下，CO2摩爾含量小于30％時，污染組分對直聯(lián)試驗臺Ma2.5噴管出口的靜溫的影響趨勢不明顯，CO2摩爾含量大于30％后，

4、噴管出口靜溫隨CO2含量增加而略有升高;
　　3、利用該系統(tǒng)獲取不同來流條件下自由射流噴管出口的流場靜溫:總溫1200K時，噴管出口靜溫測量值明顯高于未考慮凝結(jié)條件下的理論計算值，而總溫1800K時則符合較好，這一結(jié)果表明總溫1200K時流場中的H2O可能發(fā)生了凝結(jié)。進(jìn)一步的數(shù)值模擬結(jié)果顯示，H2O還可能造成Ma6噴管出口的馬赫數(shù)降低，若H2O發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象時，噴管出口的馬赫數(shù)會進(jìn)一步降低;
　　4、利用該系統(tǒng)獲取不同來流條件