基于辐射光谱层析技术的补燃室火焰三维温度场重建

摘要

本文针对固体火箭冲压发动机补燃室火焰温度场测量要求,对基于EST的三维温度场重建方法进行了研究,推导了补燃室火焰辐射强度随着投影路径衰减控制方程,并进行合理简化,建立了火焰截面温度场求解模型.利用CCD火焰图像进行补燃室三维温度场重建时,将火焰截面进行网格化处理,运用ART算法进行计算重建.所获得截面温度能较好反映补燃室火焰的三维分布情况,表明基于EST的三维温度场测量方法在固体火箭冲压发动机研究中具有良好应用前景.rn 火焰温度是固体火箭冲压发动机补燃室的一个重要参数,补燃室火焰三维温度场能更全面反映补燃室内部燃烧状况,对研究补燃室燃烧特性、组织好二次燃烧具有重要意义[1].使用传统的测温方法,接触法如热电偶,非接触法如激光测量(CARS)、超声波测量等,只能获得单点温度,难以得到三维温度场分布情况.光学层析技术(Optical Computed Tomography,OCT)是一种从三维场分布参量线积分重建场分布的技术,是(Computed Tomography,CT)技术的一个分支[2-4],作为一种不干扰原场分布的测量诊断技术,在热物理量测试、等离子体诊断等方面显示了极大的优越性,尤其是在场分布测量方面,几乎是其它方法不可代替的.随着CCD光电探测器性能的不断发展,出现了结合辐射测量和光学层析的辐射光谱层析技术(Emission Spectral Tomography,EST),与传统的光学层析技术(OCT)相比,它具有易于实现、获取数据方便[2,4]等优点.补燃室火焰具有高温、可见光区辐射信号强的特点,针对这一特点,本文对基于辐射光谱层析技术(EST)的补燃室火焰三维温度场重建方法进行了研究和实验.