飞秒激光电子激发标记测速方法及其在超声速射流中的试验验证

发布时间：2021-04-10 12:24

　　为了研究飞秒激光电子激发标记测速方法在超声速流场中的适用性,利用该技术进行了超声速速度场的测量与二维轴向速度场重建的研究。将飞秒激光激发流场空气中的氮气分子作为示踪分子,示踪分子随流场移动并发出荧光,通过测量示踪分子所发出的荧光信号在固定时间内的位移来进行测速。运用该技术研究了轴对称的超声速自由射流的速度场分布情况,获得了超声速射流的轴向速度变化和不同高度速度的一维分布,在此基础上重建了超声速射流的二维轴向速度场,并给出了速度测量误差。 

【文章来源】：空气动力学学报. 2020,38(05)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

实验装置

图2是在空气中测量的FLEET信号的光谱图。横坐标是波长，纵坐标是信号强度，从图中可以看到氮分子跃迁产生的荧光的谱线，其中N2(C3Пu）→N2(B3Пg）产生的荧光寿命较短，这一部分光谱可以用来研究温度或者其它流场特性[20-21]。而N2(B3Пg）→N2(A3Σu+）产生的荧光寿命很长[24]，可以用于速度测量。2 实验结果

为了了解流场在不同高度一维速度分布，测量了中心线到达极值处高度流场的一维速度分布。图6(a）是流场在不同轴向高度的一维速度分布。横坐标为射流管出口径向位置，0处为喷管出口正中心，纵坐标是速度，y为距离射流管出口的轴向高度。图6(b）为瑞利散射测量的流场结构，黑线对应图6(a）中不同轴向高度y在流场中的位置。从图中可以看出：在径向位置-2mm和2mm附近均出现了剧烈的速度变化，该地方为流场的剪切层，内部为流场的高速区域，高速区域的宽度在不同高度出现变化，这是因为流场在不断重复地进行压缩和膨胀过程。在高度为4.0mm和13.5mm处的高速区域，速度沿径向位置增大方向先变大后变小，在高度为1.5 mm、10.0 mm、17.5mm处的高速区域，速度先变小后变大，均在中心附近达到极值。2.3 二维轴向速度分布及测量误差

【参考文献】：
期刊论文
[1]High sampling-rate measurement of turbulence velocity fluctuations in Mach 1.8 Laval jet using interferometric Rayleigh scattering[J]. 陈力,杨富荣,苏铁,鲍伟义,闫博,陈爽,李仁兵.  Chinese Physics B. 2017(02)
[2]基于TDLAS的燃烧流场速度测量方法[J]. 杨斌,齐宗满,杨荟楠,黄斌,刘佩进.  燃烧科学与技术. 2015(06)
[3]纳米示踪平面激光散射技术在激波复杂流场测量中的应用[J]. 易仕和,何霖,田立丰,赵玉新.  力学进展. 2012(02)



本文编号：3129632