【摘 要】
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推进剂是火箭发射的重要组成部分,研究推进剂燃烧过程中的气体成分、温度和充分燃烧条件具有重要的指导意义,也是推进剂高效有序燃烧的基础。在燃烧场诊断技术中,温度是研究燃烧机理的重要参数之一。定性或定量研究推进剂燃烧过程中的二维温度场分布,对深入了解火焰燃烧形态、火焰燃烧成分检测和燃面制备等具有重要意义。本文将利用双色平面激光诱导荧光测温技术测量酒精灯和推进剂的燃烧火焰二维温度。设计双色平面激光诱导荧光
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推进剂是火箭发射的重要组成部分,研究推进剂燃烧过程中的气体成分、温度和充分燃烧条件具有重要的指导意义,也是推进剂高效有序燃烧的基础。在燃烧场诊断技术中,温度是研究燃烧机理的重要参数之一。定性或定量研究推进剂燃烧过程中的二维温度场分布,对深入了解火焰燃烧形态、火焰燃烧成分检测和燃面制备等具有重要意义。本文将利用双色平面激光诱导荧光测温技术测量酒精灯和推进剂的燃烧火焰二维温度。设计双色平面激光诱导荧光测温系统并对测温系统中的各模块进行基本概述。在搭建片光整形模块前进行片光模拟仿真,得到各柱面镜的实际焦距;对荧光探测模块中的相机设备进行增益测试;提供系统的时序系统并对激光器模块输出的激光进行能量检测;设计温度标定系统用于测量酒精灯和推进剂的燃烧火焰温度。开展酒精灯火焰二维温度测量实验。在实验前对激光器输出波长进行漂移观测,根据漂移观测结果激发酒精灯燃烧火焰中的OH基,采集对应谱线下的火焰荧光图像。使用温度标定系统分别对酒精灯燃烧火焰的外焰、内焰和焰心进行温度测量,测量结果为851.7±1.5 K、775.6±1.3 K和679.7±0.9 K。根据荧光图像和测温结果计算并反演得到二维温度场分布图像。结果表明,Q1（10）/P1（7）和Q2（11）/P1（7）激发线组合得到二维温度场分布图像的平均温度、外焰温度、内焰温度和焰心温度与标定温度相比的相对误差均小于4%,验证双色平面激光诱导荧光测温方法的可行性。最后开展推进剂火焰二维温度测量实验。实验前先进行推进剂点火实验研究和温度标定实验,得出三种推进剂样品的火焰温度分别为675.2±2.0 K、710.2±2.5 K和771.5±3.5 K。进行推进剂火焰原始荧光图像的获取和火焰二维温度场图像的反演计算。再将热电偶标定的温度结果与二维温度场分布图像进行对比。结果表明,在Q2（11）/P1（7）激发线组合激发样品1和Q1（10）/P1（7）和Q2（11）/P1（7）激发线组合激发样品2所得到的二维温度场分布图像的相对误差相对较小,分别为1.08%、0.98%和0.80%。因此,针对OH基的双色平面激光诱导荧光测温技术中,Q2（11）和P1（7）两条激发线为双色平面激光诱导荧光技术测量酒精灯和推进剂燃烧火焰温度的最佳谱线选择。
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