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。主要內容如下：
　　 (1)第一章簡要介紹了研究背景、國內外相關進展和本文主要內容等。
　　 (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)，實現激波管電控破膜和PLIF系統(tǒng)的聯動。實驗表明

2、：本文條件下，激波速度波動較小且重復性好、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(基于激波關系)和CFD計算值。主要內容簡述如下：
　　 ●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。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，并與數值模擬結果進行了對比。在壓比為25.5的工況下，數值模擬得到的波前、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。而且

7、，溫度越高，相對誤差越大。在壓比為88.1的工況下，數值模擬得到的波前、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。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的進展，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，并與利用激波關系和數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測溫的技術難點和誤差范圍、主要誤差來源。應該說，NO-PLIF用于脈沖設備產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系式，提出并合作研