NO激光诱导荧光对高焓气流温度的测量

发布时间：2025-01-07 05:16

　　 由于真实气体效应,高超声速流场的研究仍然依赖于大量的实验.流场温度是实验的重要参数,目前只能通过具有非入侵性质的光学测量手段获得,然而,由于多方面的难题,鲜有对高焓流场参数测量的报道.文章介绍了利用激光诱导荧光(laser-induced fluorescence, LIF)技术对JF-10氢氧爆轰激波风洞产生的高焓实验气流温度的测量工作.搭建了用于脉冲式风洞的LIF测量系统,使用了NO分子作为荧光组分.因为高焓流场实验条件苛刻,本实验对传统的激光设置进行了调整,使用了平行于拍摄方向的竖直平面激光激发NO,使荧光信号更为集中,获得了清晰的LIF图像.利用双线测温法(two-line thermometry, TLT)测量高焓自由流中NO分子的转动温度,从而确定气流的平转温度.测量结果表明, JF-10实验气流的平转温度为600 K.

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【部分图文】：

图1 荧光过程相关能级示意图

荧光是分子受到光照时吸收光子并在短时间释放出荧光光子的现象.荧光产生过程如图1所示.入射光子的能量与分子跃迁至激发态所需的能量相符时,分子有一定几率会吸收光子,然后跃迁至激发态.处于激发态的分子并不稳定,会迅速跃迁到较低能级并向任意方向随机释放荧光光子.值得注意的是....

图2 JF-10 激波风洞流场诊断的NO LIF测量设备示意图

NOLIF系统的主要设备是激光光源和ICCD相机以及相关光学元件.NOLIF所用的激发光由可调谐染料激光器(Precisionscan,Sirah)产生,波长在225nm附近,针对NO组分的γ(0,0)谱带跃迁.一台工作在3倍频模式的Nd:YAG激光器(Quant....

图3 片光设置示意图

激光光束经过焦距为-75mm的石英柱透镜在竖直方向发散,然后经过焦距为1000mm的石英球面透镜在竖直方向上准直,在水平方向上逐渐汇聚形成薄片状的平面光束,进入风洞的试验段.石英透镜距离拍摄视场中心约800mm,焦点在视场以外,避免激发光能量密度过高导致荧光的....

图4 风洞运行状态与LIF测量的时序

在本系列LIF测量中,建立了专用的时序控制系统,对激光器、风洞点火、ICCD拍摄进行触发,实现激光器的预热以及各个设备的同步.时序控制系统启动以后,首先以10Hz的频率给激光器发出触发信号,使激光器进行预热.在第200个激光脉冲发出之前,控制系统发出点火....

本文编号：4024552