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氮气辐射强度的激波管测量与验证

吕俊明 李飞 林鑫 程晓丽 余西龙 俞继军

吕俊明, 李飞, 林鑫, 等. 氮气辐射强度的激波管测量与验证[J]. 实验流体力学, 2019, 33(3): 25-30, 111. doi: 10.11729/syltlx20180156
引用本文: 吕俊明, 李飞, 林鑫, 等. 氮气辐射强度的激波管测量与验证[J]. 实验流体力学, 2019, 33(3): 25-30, 111. doi: 10.11729/syltlx20180156
Lyu Junming, Li Fei, Lin Xin, et al. Measurement and validation of nitrogen radiative intensity in shock tube[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(3): 25-30, 111. doi: 10.11729/syltlx20180156
Citation: Lyu Junming, Li Fei, Lin Xin, et al. Measurement and validation of nitrogen radiative intensity in shock tube[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(3): 25-30, 111. doi: 10.11729/syltlx20180156

氮气辐射强度的激波管测量与验证

doi: 10.11729/syltlx20180156
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11402251

国家自然科学基金项目 11772315

详细信息
    作者简介:

    吕俊明(1981-), 男, 新疆乌鲁木齐人, 博士, 高级工程师.研究方向:高温气体效应和气体辐射.通信地址:北京市7201信箱16分箱(100074).E-mail:junminglv@qq.com

    通讯作者:

    俞继军, E-mail:jijuny@163.com

  • 中图分类号: O354.7

Measurement and validation of nitrogen radiative intensity in shock tube

  • 摘要: 超高速飞行器的热防护设计必须考虑激波层内高温气体发射与吸收的辐射能量,需要有效的辐射加热评估手段。相应飞行条件下的光谱辐射强度地面实验测量是验证数值模型和方法、理解高焓流动的重要手段。基于燃烧驱动激波管,发展辐射强度标定技术,针对富氮气环境,开展高温气体光谱辐射强度的高分辨定量化测试,掌握辐射特征,为数值验证提供基础数据。实验获得了激波速度5.70和6.20km/s条件下的气体光谱辐射强度精细结构,数据表明激波波后的非平衡过程对辐射强度存在很大影响。通过求解耦合化学反应动力学模型的Navier-Stokes方程和辐射特性模型,得到对应实验条件下的流场参数和辐射强度,计算结果和实验数据符合很好,验证了数值模拟方法。
  • 图  1  激波管设备和测试系统示意

    Figure  1.  Demonstration of the shock tube and experimental setup

    图  2  激波管辐射定量测试实验的原位标定系统和仪器示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of in-situ calibration system for absolute radiation measurement in shock tube

    图  3  响应系数和系统偏置的标定结果

    Figure  3.  Calibration results of response coefficient and system bias

    图  4  800Pa、5.70km/s状态的N2辐射强度定量试验结果

    Figure  4.  Quantized radiance measurement of N2 at 800Pa, 5.70km/s

    图  5  激波速度5.66km/s的流场参数计算结果

    Figure  5.  Computational results of flow parameter at shock velocity 5.66km/s

    图  6  6μs延迟的辐射强度计算结果和对比

    Figure  6.  Comparison of radiance between computation and experiment at 6μs time delay

    图  7  6μs延迟不同组分的辐射强度计算结果和对比

    Figure  7.  Comparison of radiance between computation emitted from different species and experiment

    图  8  500Pa、6.20km/s状态的N2辐射强度定量试验结果

    Figure  8.  Quantized radiance measurement of N2 at 500Pa, 6.20km/s

    图  9  激波速度6.20km/s的流场参数计算结果

    Figure  9.  Computational results of flow parameter at shock velocity 6.20km/s

    图  10  2μs和4μs延迟的辐射强度计算结果和对比

    Figure  10.  Comparison of radiance between computation and experiment at 2μs and 4μs time delay

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-23
  • 修回日期:  2019-01-05
  • 刊出日期:  2019-06-25

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    2021年8月13日