检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2022年第12期42卷 3678-3684页

作者：娄登程饶伟宋俊玲王凯姜雅晶郭建宇航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

CO是碳氢燃料不完全燃烧的重要产物,常常被作为反应燃烧效率的标志物,燃烧场CO组分浓度的精确测量对提高燃烧效率、减少污染物排放具有重要意义。离轴积分腔输出光谱(OA-ICOS)是一种利用物质对激光的特异性吸收,实现对该物质分析和测量... 详细信息

CO是碳氢燃料不完全燃烧的重要产物,常常被作为反应燃烧效率的标志物,燃烧场CO组分浓度的精确测量对提高燃烧效率、减少污染物排放具有重要意义。离轴积分腔输出光谱(OA-ICOS)是一种利用物质对激光的特异性吸收,实现对该物质分析和测量的技术,具有非接触、稳定和高灵敏度等优点。针对燃烧场CO浓度低,背景信号干扰强等特点,采用分布反馈式(DFB)激光器搭建基于离轴积分腔输出光谱的CO浓度测量系统,通过直接吸收光谱的测量方法实现对高温燃烧场CO浓度测量。利用仿真模拟的方法,在所用激光器中心波长的附近选出了常温下谱线强度较为突出,高温下不受其他燃烧产物干扰的第一泛频带R(10)吸收谱线。通过固定光程池对比吸光度的方法标定了OA-ICOS系统的有效光程;通过比较不同扫描频率下吸收谱线的信噪比和线型拟合残差标准差,得到最佳波长扫描频率;通过测量不同浓度CO混合气体的吸收信号分析了系统误差。探究了不同燃烧情况下CH_(4)/Air预混平焰炉上CO的产生情况,根据燃烧场测量区域温度分布情况描述了温度分布不确定度对CO测量结果的影响。当量比为1.0时,在10 ms的测量时间分辨率下,噪声等效灵敏度(NEAS)为3.67×10^(-7)cm^(-1)·Hz^(-1),系统测量误差小于4.5%,燃烧场测量区域温度分布不确定度带来的CO浓度测量不确定度为5.6%。改变当量比从0.8到1.2时,得到平均温度变化范围为1275~1368 K,CO浓度变化范围为0.041%~1.57%。研究发现随着当量比的提高,燃烧场温度和CO浓度均呈上升趋势。实验结果表明将离轴积分腔输出光谱技术应用于燃烧场气体参数测量具有信噪比高、检测灵敏度高等优点,可以实现痕量气体组分浓度的精确测量。

关键词：离轴积分腔输出光谱浓度测量一氧化碳测量燃烧流场

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基于可调谐半导体激光吸收光谱的H_(2)O分子光谱参数测量研究

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光谱学与光谱分析 2021年第4期41卷 1072-1078页

作者：屈东胜洪延姬朱晓辉航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

气体分子吸收谱线的光谱参数是影响吸收光谱测量精度的重要因素,分子光谱数据库中收录的光谱参数大都具有较大的不确定度,用以测量气体温度等参数时会产生较大的测量误差。为了获得可用于燃烧场诊断的H_(2)O谱线的光谱参数,采用时分复... 详细信息

气体分子吸收谱线的光谱参数是影响吸收光谱测量精度的重要因素,分子光谱数据库中收录的光谱参数大都具有较大的不确定度,用以测量气体温度等参数时会产生较大的测量误差。为了获得可用于燃烧场诊断的H_(2)O谱线的光谱参数,采用时分复用技术,在温度、压强和H_(2)O组分浓度可控的环境中对1.4μm附近的吸收光谱开展了研究。对7185.60和7454.45 cm^(-1)两条H_(2)O谱线的线强度、展宽系数及其温度指数等光谱参数进行测量,实验结果表明,两条谱线的线强度测量值与数据库中的值偏差分别小于2.61%和4.65%,不确定度都小于4%。

关键词：光谱参数光谱数据库线强度时分复用

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采用极限学习机的流场积分吸光度快速测量方法

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光谱学与光谱分析 2022年第5期42卷 1346-1352页

作者：姜雅晶宋俊玲饶伟王凯娄登程郭建宇航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101407

发动机是飞行器动力系统的核心组件,发动机流场的动态监测可以掌握发动机内部流场的燃烧情况,对于飞行器状态监测和性能评估具有重要意义。拥有先进的诊断技术是发展发动机技术的基础,也是研制新型航空航天飞行器的必要条件之一。激光... 详细信息

发动机是飞行器动力系统的核心组件,发动机流场的动态监测可以掌握发动机内部流场的燃烧情况,对于飞行器状态监测和性能评估具有重要意义。拥有先进的诊断技术是发展发动机技术的基础,也是研制新型航空航天飞行器的必要条件之一。激光吸收光谱技术可以实现燃烧场气体参数的测量,在发动机严苛的流场环境中,吸收光谱波长调制技术(WMS)可以提高信噪比。但基于WMS解算积分吸光度和温度、浓度二维分布的方法都是以模拟退火算法(SA)为核心,因此存在执行时间较长的问题。根据随时间演化的流场光谱参数、光线分布为固定信息这一内在关联性,以及已有的WMS方法可以计算积分吸光度值,采用机器学习方法建立谐波信号(S_(2f/1f))与积分吸光度(A)的模型,选择极限学习机算法(ELM),其训练时间短,预测结果快。利用神经网络可以逼近真值的特性,仿真确定光线布局下不同流场模型的S_(2f/1f)和A,构造数据集对神经网络开展模型训练。在数值仿真验证中,共仿真2000组数据集,随机选取1800组作为训练集训练模型,其余200组作为预测集,统计测试集的预测积分吸光度平均相对误差为1.058%,决定系数平均值为0.999,验证了训练模型的可靠性。为进一步探究模型的抗噪声性,采用的方法是在测试集S_(2f/1f)数据集中分别加入3%,5%和10%的随机噪声,统计预测积分吸光度平均相对误差分别为3.1%,4.6%和8.1%,这一结果可以表明ELM具有较好的抗噪声性。基于该方法,在直连式超燃冲压发动机上开展验证实验,实验有效时长为5 s,采集数据约10 GB,分别采用ELM和WMS两种方法解算积分吸光度,对比发现:结果基本一致,且相比执行时间数小时的WMS方法,ELM预测积分吸光度耗时仅为15 s左右,实现了发动机流场积分吸光度的快速测量。

关键词：激光吸收光谱技术波长调制机器学习极限学习机

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等离子体助燃下超燃支板燃烧室燃烧特性数值研究

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推进技术 2019年第9期40卷 2075-2083页

作者：张喆金星席文雄航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室

为了将支板喷注器与等离子体射流这两种促进超声速燃烧室燃烧的方式结合起来,设计了一种带有等离子体射流喷孔的支板燃烧室,并在超声速来流的条件下,针对燃料喷注总压、燃料喷注位置、等离子体射流介质、等离子体射流总压对燃烧室燃烧... 详细信息

为了将支板喷注器与等离子体射流这两种促进超声速燃烧室燃烧的方式结合起来,设计了一种带有等离子体射流喷孔的支板燃烧室,并在超声速来流的条件下,针对燃料喷注总压、燃料喷注位置、等离子体射流介质、等离子体射流总压对燃烧室燃烧性能的影响进行了三维数值模拟。研究发现:增大燃料的喷注总压,燃烧室的燃烧范围明显增大,燃烧效率呈现出先增大后减小的趋势,在燃料喷注总压为2.0MPa时,燃烧效率达到最大值90.4%;不同的燃料喷注位置对燃烧室的燃烧范围影响较小;等离子体射流介质为O2时,燃烧效率最高,燃烧范围最广;提高等离子体射流的喷注总压,能够提升凹腔剪切层高度,有效促进燃烧,但同时也带来了更高的总压损失。

关键词：支板喷注器等离子体射流超声速燃烧数值模拟燃烧效率

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基于波长调制光谱技术的气体温度和组分浓度场二维重建测量方法研究

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中国激光 2018年第1期45卷 275-284页

作者：屈东胜洪延姬王广宇辛明原航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

提出了基于波长调制光谱(WMS)方法实现非均匀燃烧场气体温度和H_2O组分浓度场二维重建的测量方法。利用实验测得的2f/1f信号,通过数值仿真与迭代实现了激光穿过非均匀燃烧场后积分吸光度的测量,进而利用重建算法实现了燃烧场的二维分布... 详细信息

提出了基于波长调制光谱(WMS)方法实现非均匀燃烧场气体温度和H_2O组分浓度场二维重建的测量方法。利用实验测得的2f/1f信号,通过数值仿真与迭代实现了激光穿过非均匀燃烧场后积分吸光度的测量,进而利用重建算法实现了燃烧场的二维分布测量。选用H_2O的两组谱线对针对单高斯分布和阶跃分布模型开展了数值仿真研究,并采用频分复用方法在平面燃烧火焰中开展了实验研究。结果表明:基于WMS方法的二维重建测量精度较高,在单高斯分布模型中,7185.60cm^(-1)和7454.45cm^(-1)谱线对的温度和H_2O浓度的重建误差分别小于2%和2.5%;在对温度敏感的区间内,所选谱线对的重建误差较小,在对温度不敏感的区间内,重建误差较大;火焰中心区域的重建结果与预测值一致,温度重建误差小于3.2%,在温度阶跃变化的边缘区域,重建效果较差,原因在于WMS方法和代数迭代算法对温度阶跃变化流场不敏感。

关键词：光谱学波长调制光谱燃烧场二维分布积分吸光度

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一种基于动态补偿技术的微小稳态推力还原方法

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航空学报 2018年第7期39卷 77-85页

作者：周伟静洪延姬叶继飞李南雷常浩航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

新型微推力器是未来微纳卫星的生力军,其设计、研制和应用都离不开推力性能测量的工程支撑。在设计和研究阶段,新型微推力器稳态力输出时间与机械式直接测量系统稳态调整时间之间存在匹配问题,无法利用测量系统的稳态响应直接还原推力... 详细信息

新型微推力器是未来微纳卫星的生力军,其设计、研制和应用都离不开推力性能测量的工程支撑。在设计和研究阶段,新型微推力器稳态力输出时间与机械式直接测量系统稳态调整时间之间存在匹配问题,无法利用测量系统的稳态响应直接还原推力大小。提出一种基于动态补偿技术的稳态推力还原方法,通过分析稳态力工作时间、稳态力大小与测量系统稳态响应之间的关系,提出了动态补偿器的设计原则和推力还原步骤,并进行了实验验证。研究结果表明:当稳态推力实际工作时间大于测量系统周期的0.25倍,且小于测量系统稳态调整时间时,可利用动态补偿器设计原则建立新的等效测量系统,使最终的输出达到稳态,并利用最终的稳态响应均值还原推力大小。

关键词：测量微推力器推力水平扭摆动态补偿

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激光等离子体热核与激波相互作用的流动特性研究

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红外与激光工程 2019年第3期48卷 74-81页

作者：王伟东文明王殿恺李超航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

激光等离子体热核与正激波相互作用是复杂激光减阻科学问题中最基本的物理现象。建立了基于激波管和激光能量沉积的实验平台,利用高精度纹影系统捕捉了激光等离子体热核在正激波冲击下的流动结构特性。实验结果表明:激光等离子体热核界... 详细信息

激光等离子体热核与正激波相互作用是复杂激光减阻科学问题中最基本的物理现象。建立了基于激波管和激光能量沉积的实验平台,利用高精度纹影系统捕捉了激光等离子体热核在正激波冲击下的流动结构特性。实验结果表明:激光等离子体热核界面变形,弯曲并最终形成双涡环结构,展向尺寸迅速增大然后降低并逐渐稳定在7.7 mm左右,流向尺寸先降低然后在激波离开热核之后以114.3 m/s的速度线性增长,从微观层面进一步揭示了激光减阻机理,对等离子体主动流动控制的相关研究具有很好的借鉴参考价值。

关键词：激光减阻等离子体热核正激波纹影演化

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脉冲激光大光斑辐照空间碎片冲量耦合特性研究

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红外与激光工程 2018年第12期47卷 297-302页

作者：林正国金星常浩航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

开展了脉冲激光大光斑辐照空间碎片冲量耦合特性研究,即激光烧蚀光斑尺寸略小于碎片尺寸下的冲量耦合特性,对比实验研究了平面状碎片在激光大光斑辐照和小光斑辐照下的冲量耦合特性,以及大光斑辐照下光斑尺寸和形状因素对冲量耦合特性... 详细信息

开展了脉冲激光大光斑辐照空间碎片冲量耦合特性研究,即激光烧蚀光斑尺寸略小于碎片尺寸下的冲量耦合特性,对比实验研究了平面状碎片在激光大光斑辐照和小光斑辐照下的冲量耦合特性,以及大光斑辐照下光斑尺寸和形状因素对冲量耦合特性的影响规律,并结合实验研究结论验证了理论研究的合理性。研究结果表明:相同激光功率密度下小光斑辐照比大光斑辐照的冲量耦合系数高;大光斑辐照下冲量耦合系数主要受激光功率密度影响,光斑尺寸对冲量耦合系数的影响较小;采用大光斑辐照下冲量耦合系数的理论计算结果更接近于实验结果。上述实验研究成果对激光辐照不规则空间碎片理论研究具有一定的实验指导意义。

关键词：空间碎片大光斑辐照冲量耦合特性脉冲激光

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脉冲激光等离子体与正激波相互作用的PIV实验研究

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力学学报 2023年第5期55卷 1063-1074页

作者：王殿恺石继林黄龙呈文明张腾飞航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

脉冲激光等离子体与超声速流场相互作用在飞行器减阻隔热、点火助燃等方面具有重要的应用价值.纹影实验方法只能定性或半定量地反映流动状态.为定量研究速度分布和旋涡结构,针对激光等离子体及其与正激波相互作用过程开展粒子图像测速PI... 详细信息

脉冲激光等离子体与超声速流场相互作用在飞行器减阻隔热、点火助燃等方面具有重要的应用价值.纹影实验方法只能定性或半定量地反映流动状态.为定量研究速度分布和旋涡结构,针对激光等离子体及其与正激波相互作用过程开展粒子图像测速PIV实验研究.在激波管实验平台上建立了纳秒脉冲激光能量沉积系统和PIV测量系统,通过定量测量,探明了激光等离子体引致的激光空气泡以及热核的流动特性,揭示了激光等离子体在正激波冲击下的流动特性与演化规律,并给出了激光能量大小和位置对相互作用过程的影响.结果表明:激光空气泡内的速度分布在激光入射方向上并不关于击穿点对称,而是在靠近激光入射方向一侧的流速略大于远离激光入射方向一侧;斜压导致热核在演化初期产生涡环,后期则由剪切主导;正激波与激光空气泡界面、热核界面相互作用时,产生斜压涡量,当激光能量为87.8 mJ、正激波马赫数1.4时,热核在正激波作用下产生的涡量比在静止空气中演化时大1个数量级;激光与正激波相互作用的关键过程是热核在正激波冲击下演化成涡环,在激波波前注入激光能量能够获得更加显著的涡环.

关键词：脉冲激光等离子体激波粒子图像测速流动控制

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基于激光吸收光谱层析技术的超燃冲压发动机氢气引导煤油燃烧过程分析

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推进技术 2022年第3期43卷 61-67页

作者：饶伟宋俊玲冯高平娄登程王凯姜雅晶航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

为了解超燃冲压发动机引导点火过程中燃烧流场截面参数分布特征和传播规律,利用激光吸收光谱技术对氢气引导煤油燃烧过程进行测量和分析。在约200ms的引导燃烧过程中,激光吸收光谱层析测量系统对流场截面温度二维分布进行了全程的测量,... 详细信息

为了解超燃冲压发动机引导点火过程中燃烧流场截面参数分布特征和传播规律,利用激光吸收光谱技术对氢气引导煤油燃烧过程进行测量和分析。在约200ms的引导燃烧过程中,激光吸收光谱层析测量系统对流场截面温度二维分布进行了全程的测量,时间分辨率为1ms。对于测量结果,重点分析了氢气加注、上壁面煤油加注和下壁面煤油加注三个关键阶段的流场变化规律。分析结果表明,在本论文试验所采用的引导点火方式中,火焰在上下壁面之间的传播速度约为15m/s,当煤油燃烧时,流场截面具有较强的非均匀性,高温区域集中在煤油喷注口附近,最高温度达到2500K以上。研究表明,激光吸收光谱层析技术可以为超燃冲压发动机点火过程研究提供丰富且有效的流场截面参数分布信息。

关键词：超燃冲压发动机引导点火激光吸收光谱吸收光谱层析发动机测量

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