用于超燃诊断的吸收光谱二维诊断技术

摘要

可调谐二极管吸收光谱技术(TDLAS)可同时进行多组分、多参数测量,其极强的环境适应性使其适于应用在直连式超燃试验台中.然而TDLAS是沿光程的积分测量,为提高其空间分辨能力,结合层析成像术(CT),发展了基于TDLAS的二维断层成像术(TDLAT).将TDLAT系统用于直连台燃烧室出口,获得了静温/水蒸气浓度的动态二维分布信息.测量系统采用8×8路正交光束,4个测量波长:7185.6cm-1、7444.3cm-1、6807.8cm-1和7466.3cm-1,测量频率2.5kHz,使用模拟退火算法(SA)进行数据重建.反演得到的展向温度和浓度分布,能够用于分析燃烧展向燃烧区域分布和释热特征,动态的二维参数分布数据还能用于判断燃烧展向振荡现象,实验数据对超燃一维分析模型和CFD计算也可提供重要参考.利用4个DFB激光器的分时控制，实现了多/超光谱产生，并基于此光源，构建正交束TDLAS-HT系统。成功应用于超燃直连台，获得燃烧室出口截面静温和水蒸气分压的二维动态分布。该TDLAS-HT系统具有极强的适应能力，适于在超燃直连台上开展应用研究。并已获得了不同工况，不同时刻的气流静温和浓度信息。该系统的测量频率为2.5kHz，使用光路总数16，波长4个。该技术对于超燃基础研究具有重要意义，因为气流参数的展向分布此前无法获得，大量的截面量化静温和浓度，能为超燃的燃烧室设计和性能评估提供关键数据。同时，该方法的应用，能为CFD计算提供验证数据，也能为超声速燃烧机理研究，开辟新的试验道路。