基于10kHz高频OH-PLIF的标模发动机燃烧室测量试验

2021-09-15车庆丰齐新华涂晓波郝夫跃陈国柱张顺平

实验流体力学 2021年4期

车庆丰，齐新华，涂晓波，郝夫跃，陈国柱，张顺平，陈爽, *

1.中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所，四川绵阳 621000 2.中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机技术重点实验室，四川绵阳 621000

中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所在国内首次搭建了基于标模发动机的10 kHz高频OH-PLIF试验系统，并于2021年5月在高超声速冲压发动机技术重点实验室的脉冲燃烧风洞上开展了超燃冲压发动机燃烧室测量试验研究。

平面激光诱导荧光（PLIF）技术是一种可以反映火焰精细结构的光学诊断技术，被广泛应用于湍流燃烧火焰表征等研究。在高超声速流动和强湍流度等极端条件下，低频PLIF系统（如10 Hz、500 Hz等）受频率限制，仅能获取少量的大时间跨度的火焰荧光图片，不能反映发动机燃烧场的动态信息。高频OH-PLIF试验系统由高频激光器和高速相机等组成，如图1所示，其中Nd:YAG激光器输出10 kHz的532 nm连续脉冲激光，经过泵浦染料激光器将波长转变为563 nm，最后由倍频器输出10 kHz的282 nm连续脉冲激光。此次发动机模拟飞行状态为：Ma= 6.0，H= 26 km，来流总温为1462 K。该系统在发动机工作期间（300 ms）拍摄了3000张图像，捕捉到了发动机燃烧室内乙烯和氢气等燃料（壁面喷注，当量比0.3）燃烧过程中火焰结构的快速演变过程，如图2所示。10 kHz高频PLIF系统的成功应用将有助于进一步开展冲压发动机的点火、熄火以及稳焰等研究。