用高光谱成像研究超燃冲压发动机边界层流场温度

学术   2024-11-25 19:00   北京  

高光谱成像技术是一种成像和光谱分析相结合的技术,具有光谱分辨率和图谱合一的特点。它能够提供详细、丰富的目标物体光谱信息,对于分析理解特殊和复杂场景(例如超燃冲压发动机燃烧室)具有独特优势。本论文主要介绍了高光谱成像技术在超燃冲压发动机边界层流场温度测量中的应用。论文结构如下:

第一章为引言部分,介绍了燃烧诊断在超燃冲压发动机推进系统中的重要性,探讨了如何通过诊断技术理解燃烧现象并改进推进系统,并说明了超燃冲压发动机燃烧面临的挑战。

第二章为背景和理论部分。本章回顾了燃烧诊断中常用的仪器及其优势和局限性,讨论了傅里叶变换光谱仪器的干涉测量行为以及如何从干涉测量图中获取信号频率,并指出了数据预处理的校正方法,包括非均匀校正和亮点光谱校正。介绍了辐射传输的基本原理及本研究中使用的模型。最后讨论了如何通过亮度温度计算和一维传热模型来估算温度。

第三章为实验设置和数据收集部分,概述了实验设置和数据收集的过程。第四章为实验结果部分,说明了不同数据表示方法及其相互关系,详细讨论了结果,并提供了中波红外波段的窗口光谱贡献、窗口温度及随时间的变化以及噪声偏差方面的见解。最后,第五章对文章进行了总结,概况了本研究对先前和当前研究的贡献,并提出了未来研究建议。

图 1  色散光谱仪设置的一般概念

图 2  用于模拟光学观察窗口辐射效应的辐射层示意图

图 3  超燃冲压发动机燃烧室的高光谱成像设置

图 4  不同燃料供应率条件下的最高和最低温度

图 5 燃烧前、燃烧中和燃烧后窗口外表面的亮度温度
图 6  不同光谱带内的光谱积分图

图 7 三个空间区域平均处理后得出的亮度温度与时间对比图
图 8  多个光谱带与燃料供应速率下的亮度温度图
图 9 燃烧过程中单个立方体的辐射度图
图 10 所有燃料供应率下的高频与低频波动对比图

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