用于激波管/激波风洞气流参数诊断的TDLAS系统设计

摘要

激波管/激波风洞是研究高超声速来流条件下,气动力/热问题的重要实验平台,其气流品质优劣决定了实验的可靠性.因此风洞设备建设的同时,需要配以可用于多参数监测的测量手段.大量研究表明,基于可调谐二极管的吸收光谱测量技术(TDLAS)可以同时诊断气流的速度、静温和组分分压,是应用于准一维流的最佳光学测量手段.为研究TDLAS系统在激波管/激波风洞中的测量能力,在JF-12高超声速激波风洞的典型气流参数条件下(T=220 K,P=4.4 kPa),分析O2在760 nm附近的吸收线强度.并以此为例分析了适于脉冲式实验设备的最优TDLAS探测策略.为同时提高测量的信噪比和测量频率,提出一种小扫描范围的波长调制光谱方法,并开展该方法的初步实验验证.结果表明,可在常规风洞中,TDLAS系统可在最大测量频率20 kHz下,同时测量气流静温,吸收组分的分压和气流速度.