프린스톤 계기에서 강화된 CCD 시스템을 사용하는 Hypervelocity 연소에 있는 OH 급진파의 평면 레이저 유도된 형광 화상 진찰

커버되는 토픽

팽창관과 반영된 충격 갱도
스탠포드에 팽창관 시설
충격파의 위치와 연소의 지구를 장악하는 OH 급진파
OH-PLIF 실험에 사용되는 프린스톤 계기 PI-MAX ICCD 사진기
실험 결과
결론

팽창관과 반영된 충격 갱도

높은 Mach 비행과 관련되었던 큰 엔탈피, 단지 전류 기능 때문에 필수 총 온도 및 hypervelocity 적당하게 연소기 환경을 복제하기 위하여 제공 가능하십시오. 팽창관과 반영한 충격 갱도는 hypervelocity 테스트가 수행될 수 있는 2개의 그 같은 전류 환경입니다. 팽창관에는, 뿐 아니라 점화 지연과 반응 시간을 포함하여 연소 화학의 더 정확한 시뮬레이션이 형성되는, 더 적은 해리한 화학 종의 이점 있습니다. 그러나, 팽창관에서 가능한 시험 시간은 반영한 충격 갱도의 그들 보다는 더 짧습니다.

미래 극초음속 공기 호흡 추진 시스템의 이용은 능률적인 주입, 섞고는, 및 고속 연소실에 있는 연소 프로세스 에 의지하고 있습니다. 예를 들면, scramjet 엔진을 위해, 이 프로세스는 Mach 8.를 초과하여 비행 속도를 위해 낙관되어야 합니다. 최대 연소 연구는 이것 보다는 더 낮았던 속도에 현재까지 매우 집중했습니다.

스탠포드에 팽창관 시설

Drs의 hypervelocity 연소 연구 결과. Adela 벤 Yakar와 Ronald K. Hanson는 고열 기체 역학 실험실의 스탠포드 팽창관 시설에 수행됩니다 (HTGL). 이 시설은 뒤로 젖혀진 Mach 10에서 Mach 13 상태에 총계 엔탈피 상태의 광범위를 제공할 수 있는 4 6 mJ/kgair를 포함하여 몇몇의 한개 입니다.

팽창관은 89 mm의 안 직경을 가진 12 m 길이로입니다. 그것은 3개의 단면도로 이루어져 있습니다: 모는 운전사, 그리고 확장. 운전사 단면도는 압력을 가한 헬륨 가스로 채워지고 두 배 격막으로 시험 가스로 채워지는 더 낮은 압력 몬 단면도에서 분리됩니다. 실행은 시험 가스로 전파하는 충격파를 형성하기 위하여 격막을 파열해서 개시되, 증가한 압력 및 온도를 가진 중간 각측정속도를 일으키. 충격 받은 시험 가스는 시작한 충격관 교류 보다는 더 높은 침체 엔탈피 그리고 더 높은 효과적인 공기통 압력 둘 다와 더불어 확장 단면도로 areaexpansion 프로세스에 의해 그 때, 가속됩니다.

숫자 1: 이 실험에서 이용되는 스탠포드 팽창관 시설의 개략도.

충격파의 위치와 연소의 지구를 장악하는 OH 급진파

hypervelocity 도중 충격파의 위치 및 연소의 지구에 정보를 장악하기 위하여 수소 칠흑의 autoignition에 의해 형성되는 OH 급진파 (OH-PLIF)의 팽창관 사용된 동시 Schlieren 화상 진찰 그리고 평면 laserinduced 형광에 있는 벤 Yakar가 능력을 발휘하는 실험. 유일한 이러한 두 종류 불침입 기술 허용의 응용과 초음파 연료 flowfields를 반작용하는 복합물의 행동의 결정적인 구상. 오오 형광 강렬은 OH 몰 분율과 연관될 수 있습니다. 이 일에서 장악된 연소 압력으로, 형광 신호는 간단히 것과 같이 만들어질 수 있습니다

X가 있는OH 곳에 OH 몰 분율 및 ƒ는J" 흡수 상태에 있는 OH 분자의 볼츠맨 조각입니다.

이 특정한 흡수 전환 - 283.31 nm에 있는 OH의 AΣ2+ ← X2 Π (1,0의) 악대의 Q 1(7)년 전환 -에서 온도의 효력은 OH를 포함하는 지구를 위한 신호 해석에 있는서만 작은 역할을 합니다. 형광 강렬은, 그 사이에, OH 몰 분율의 직접 표시기로 사용될 수 있습니다.

OH-PLIF 실험에 사용되는 프린스톤 계기 PI-MAX ICCD 사진기

스탠포드 HTGL 조사자는 OH-PLIF 실험을 위한 프린스톤 계기 (ICCD) PI-MAX에 의하여 강화된 CCD 사진기 시스템을 채택합니다. 이 시스템은 낮 파장 지구 (200에 500 nm)에 있는 그것의 높은 QE 때문에 응용을 위해 이상적으로 및 단단 문을 달기 적응됩니다. 10:1의 시스템의 nanosecond 강화 문을 다는 속도 그리고 능률적인 온/오프 문을 다는 비율은7 약한 OH- 형광 심상이 연소 프레임의 강한 배경과 구별되는 것을 허용합니다.

맥박이 뛴 Nd에 의해 양수되는 염료 레이저의 주파수 두배로 된 산출: YAG 레이저는 필수 레이저 장을 만듭니다. 283 nm의 가까이에 OHPLIF 전환을 위해, 로다민 590 염료는 대략 8 mJ의 펄스 에너지와 함께 이용됩니다. 보기 단면도에, 레이저 장은 대략 0.5 mm 넓게 두껍게 및 3 cm입니다. 형광 신호는 Schlieren 시스템의 그것과 동일 출구 Windows를 통해서 집합됩니다. 직경 5 cm dichroic 미러는 출구 Windows에 광학 축선 수직에 45 도에 신호를 분리하기 위하여 거치됩니다. 300와 320 nm 사이 >99% 반사력을 위해 디자인되는, dichroic Schlieren 光速에 투명합니다. 오오 형광은, 그러나, PI-MAX 사진기에 의해 반영되고 집합됩니다.

실험 결과

OH-PLIF 화상 표시 OH 분자를 포함하는 지구. 반응 지역의 기동전개는 Schlieren 화상 진찰로 보인 칠흑 위치를 가진 유리한 계약에 있습니다. 인젝터의 상류에 별거 파에 의해 수감된 재순환 지역에 있는 OH의 중요하고 획일한 수준은 명백합니다. 재순환 지역 점화 지구에 붙어 있던 깃털의 외부 가장자리에 따라서 얇은 필라멘트는 따릅니다. 혼합물이 칠흑 flowfield의 주위에 확장한 대로, OH 형광에 있는 감소 눈에 보입니다 하류로 발전하십시오. 이 감소는 칠흑의 수소와 공기의 더 낮은 현지 혼합물 온도 또는 나쁜 섞기 때문이었습니다 할 수 있었습니다.

a) Schlieren 심상

b) 높은 엔탈피에 직교류에 있는 칠흑의 점화와 연소 지구를 보여주는 OH-PLIF 심상

c) OH-PLIF와 입히는 Schlieren 심상

초음파 직교류로 주사되는 수소의 동시 OH-PLIF와 Schlieren 심상. Freestream 상태: 공기; 가열기 입력 마하수 = 3.46; 온도 = 1300K; pressure= 0.32 atm; 각측정속도 = 2420 m/sec (Mach 10); 유출 비율칠흑 에 freestream = 1.4.

수평으로 분명히된 OH-PLIF 심상은 그 때 장악됩니다. 이 심상은 칠흑의 주위에 깃털의 센터에는 OH 대형이 없는 그러나, OH 형광을 보여줍니다. 칠흑의 외부 가장자리에 OH 사격량은 칠흑이 하류로 움직이는 때 줄입니다.

숫자 3: 주입 격판덮개의 위 다른 고도에 (y/d = 칠흑 직경) 장악되는 상단 전망 OH-PLIF 심상. 심상에 백색 점은 칠흑 출구의 센터를 표시합니다.

Mach 13 상태에 OH-PLIF 화상 진찰 실험은 Mach 10.에 그들로 유사한 연소 특성을 보여줍니다. 상류 재순환 지구의 박동 본질은 또한 Mach 13 상태에서 보일 수 있습니다.

숫자 4: Mach 13에 3개의 즉석 연속되는 측 전망 OH-PLIF 심상은 조절합니다. 조건: 순수 산소; 가열기 입력 마하수 = 4.7; 온도 = 1300K; 압력 = 0.05 atm; 각측정속도 = 3300 m/sec (Mach 13).

결론

Mach 10와 Mach 13 계속 상태를 시뮬레이트해 스탠포드 HTGL 과학자는 성공적으로 높은 총계 엔탈피 교류를 생성할 수 있습니다. 입힌 OH-PLIF와 Schlieren 심상은 운동량 플럭스 비율칠흑 에 freestream 다른에 공기 직교류에 있는 수소 칠흑의 프레임 붙드는 기능을 표시합니다. ICCD 사진기 시스템으로 장악된 OH-PLIF 심상은, 칠흑에서 그리고 칠흑 깃털의 외부 가장자리에 따라서 재순환 지구에 OH 형광을 상류로 보여주는 연소의 구상을 허용합니다. 이 결과 및 그(것)들을 취득하기 위하여 이용된 기술은 미래 극초음속 airbreathing 추진 시스템의 성공적인 발달에 매우 기여할 것입니다.

근원: 프린스톤 계기

이 근원에 추가 정보를 위해 프린스톤 계기를 방문하십시오.

Date Added: Aug 25, 2010 | Updated: Oct 3, 2014

Last Update: 3. October 2014 13:44

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