基于法布里-珀罗干涉仪的瑞利散射测速技术研究

基于法布里-珀罗干涉仪的干涉瑞利散射测速技术原理,结合种子注入Nd∶YAG脉冲激光器、ICCD相机和高光谱分辨法布里-珀罗干涉仪,建立了一套干涉瑞利散射速度测量系统,系统的速度测量准确度为10m/s.对拉瓦尔喷管产生的超声速自由射流开展干涉瑞利散射速度测量,得到气流的流动速度为366m/s.在不需要外加任何示踪粒子的条件下,利用流场气体分子本身的瑞利散射,实现了对超声速流场速度的非接触测量.     

高温下CO分子的振转跃迁光谱

采用近似方法计算了CO分子的总配分函数;利用该分子的偶极矩函数和在Morse近似下的波函数,计算了分子的振转跃迁矩阵元及在常温和高温下的吸收系数。计算结果表明,在常温(296 K)和高温下(3 000 K),计算结果与HITRAN数据库和文献值符合的很好,表明对分子总配分函数和振转跃迁矩阵元的计算是可靠的。并首次计算了CO分子在更高温度(4 000和6 000 K)下的吸收系数。     

燃烧流场线CARS测温技术研究

常规CARS采用凸透镜聚焦多束激光于空间一点,在满足相位匹配条件下产生携带该点温度信息的CARS信号。常规CARS一次只能测量一个空间点的温度,难以满足燃烧流场深入研究需要。为了提高CARS测量能力,使得CARS在一次测量中获得更多信息,提出了线CARS测量方法。线CARS测量方法在常规CARS基础上采用柱面凸透镜替换普通凸透镜,使得聚焦位置由焦点变为焦线。由于焦线上的点大部分满足相位匹配关系,因此可以同时获得多点CARS信号。后续光路同样采用柱面凸透镜替换普通凸透镜,通过光谱仪和ICCD相机将CARS信号传输至计算机,解析出聚焦线上CARS信号对应的温度信息,实现CARS测量能力由“点”到“线”的提升。基于平面火焰炉的燃烧实验结果表明：线CARS可以一次有效测量200个空间点的温度信息,空间测量长度约3.6 mm,空间分辨率约18 μm,测量结果相对不确定度优于7%,在保持测量精度的同时有效丰富了单次测量信息。     

High sampling-rate measurement of turbulence velocity fluctuations in Mach 1.8 Laval jet using interferometric Rayleigh scattering

Interferometric Rayleigh scattering diagnostic technique for the time-resolved measurement of flow velocity is studied. Theoretically, this systematic velocity-measured accuracy can reach up to 1.23 m/s. Measurement accuracy is then evaluated by comparing with hot wire anemometry results. Moreover, the distributions of velocity and turbulence intensity in a supersonic free jet from a Laval nozzle with a Mach number of 1.8 are also obtained quantitatively. The sampling rate in this measurement is determined to be approximately 10 k Hz.