雙波長NO-PLIF測量運動激波反射前后溫度場的初步研究.pdf

1、在激波管中以平面運動激波沿固壁和斜劈的規(guī)則和Mach反射為對象，本文初步開展了雙波長NO-PLIF測溫的初步研究。主要內(nèi)容如下：
　　 (1)第一章簡要介紹了研究背景、國內(nèi)外相關(guān)進展和本文主要內(nèi)容等。
　　 (2)第二章介紹了本文采用的激波管實驗裝置和NO-PLIF測量系統(tǒng)。對激波管進行了改造，采用電控破膜可明顯提高實驗重復(fù)性，減小了運動激波速度偏差。通過時間同步控制系統(tǒng)，實現(xiàn)激波管電控破膜和PLIF系統(tǒng)的聯(lián)動。實驗表明

2、：本文條件下，激波速度波動較小且重復(fù)性好、激波速度偏差小于1％。改變激波管高低壓段壓比，可獲得溫度范圍為室溫～1700K左右。
　　 (3)針對不同實驗工況，第三章開展了NO-PLIF溫度測量研究。包括平面入射激波及其完全反射溫度場、平面運動激波規(guī)則和Mach反射溫度場，比較了溫度的測量值、估算值(基于激波關(guān)系)和CFD計算值。主要內(nèi)容簡述如下：
　　 ●對靜止和常溫(300K)混合物(98％N2+2％NO)，利用NO-

3、PLIF測量了溫度分布。所測溫度為304±15K，相對誤差小于5％。這就驗證了NO-PLIF測量系統(tǒng)可行性和溫度反演算法的可靠性。
　　 ●測量了平面入射激波前后溫度場。當波前溫度為300K、高低壓段壓比為25.5，由激波關(guān)系得到波后溫度估算值為665K，所測激波前后溫度分別為295K±20K和620K±50K，相對誤差小于10％。當高低壓段壓比為88.1，由激波關(guān)系得到波后溫度估算值為980K，所測溫度激波前后溫度分別為340

4、K±30K和1000K±150K，相對誤差分別小于10％和15％。
　　 ●測量了平面反射激波前后溫度場，并與CFD計算結(jié)果進行了對比。當高低壓段壓比為25.5，反射激波前后溫度估算值分別為639K和1065K，所測溫度分別為630K±50K和980K±100K，相對誤差小于10％。當高低壓段壓比為88.1，反射激波前后溫度估算值分別為951K和1653K，所測溫度分別為950K±70K和1500K±250K，相對誤差小于15％

5、。
　　 ●在與上相同的兩種壓比下，測量了平面運動激波沿550斜劈的規(guī)則反射流場溫度分布，并與CFD計算結(jié)果進行了對比。當壓比為25.5，CFD得到的入射和反射激波前后溫度分別為300K、664K和996K。所測溫度分別為320K±20K、630K±40K和1030±100K，相對誤差小于10％。當壓比為88.1，CFD得到的入射和反射激波前后溫度分別為300K、951K和1533K。所測溫度分別是330K±50K、950K±1

6、50K和1600±200K，相對誤差在15％以內(nèi)。顯然，當被測溫度越高，其相對誤差也越大。
　　 ●在與上相同的兩種壓比下，對激波在15度斜劈上的馬赫反射流場的溫度分布進行了測量，并與數(shù)值模擬結(jié)果進行了對比。在壓比為25.5的工況下，數(shù)值模擬得到的波前、波后、反射區(qū)溫度分別為300K，666K，766K，雙波長NO-PLIF方法反演得到的溫度分別是310K±20K，590K±70K，870±130K，相對誤差均在15％以內(nèi)。而且

7、，溫度越高，相對誤差越大。在壓比為88.1的工況下，數(shù)值模擬得到的波前、波后、反射區(qū)溫度分別為300K，956K，1133K，雙波長NO-PLIF方法反演得到的溫度分別是320K±40K，850K±150K，1150±150K，相對誤差在15％以內(nèi)。而且，溫度越高，相對誤差越大。
　　 ●簡要分析了NO-PLIF測溫的誤差來源。
　　 (4)第四章給出了本文主要結(jié)論和后續(xù)工作建議。
　　 本文主要特色和創(chuàng)新之處為

8、：
　　 (1)國外在PLIF定量測量溫度和組元濃度方面取得了相當?shù)倪M展，本文是在激波管上開展了NO-PLIF測量平面運動激波正反射、規(guī)則反射和Mach反射的溫度場，并與利用激波關(guān)系和數(shù)值計算得到的溫度估算值和計算值進行了比較，初步摸清了NO-PLIF測溫的技術(shù)難點和誤差范圍、主要誤差來源。應(yīng)該說，NO-PLIF用于脈沖設(shè)備產(chǎn)生的非定常流場測溫難度要大于連續(xù)流場測量。
　　 (2)基于熒光強度和溫度的關(guān)系式，提出并合作研