陈爱国, 王 杰, 李中华, 李震乾, 田 颖, 龙正义

(中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所, 四川绵阳 621000)

引 言

高超声速低密度风洞喷管出口的稀薄流场速度是重要参数之一, 如来流的动压、 Reynolds数等参数计算公式中均包含有速度这一物理量. 速度测量的传统手段是采用Pitot管获得流场中测点位置的Pitot压力, 结合风洞稳定段总压和总温, 通过正激波关系式可计算得到流场的Mach数, 进而获得流场速度, 是一种间接测速的手段. 目前， 流场速度非接触测量手段有粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)、 Rayleigh散射测速技术、 激光诱导荧光(laser induced fluorescence, LIF)、 脉冲电子束荧光技术(pluse electron beam fluores-cence, PEBF). PIV技术[1-3]和Rayleigh散射测速技术在高超声速低密度风洞中应用需要流场中有激光散射的粒子[4], 且粒子跟随性满足高超声速流场跟随性的要求[5], 跟随性好的粒子直径小, 制备和存放困难, 往流场中添加难度较大. 激光诱导荧光技术需要流场中有激光可以激发荧光的气体分子或自由基, 对于以氮气为主要介质的低密度风洞, 需要添加可激发的气体[6], 高超声速低密度风洞中难以直接应用激光诱导荧光技术. 脉冲电子束荧光技术可以在稀薄条件下激发氮气分子产生荧光, 无需在流场中添加其他组分, 适合高超声速低密度风洞稀薄流场速度测量; 相比于Pitot管测压技术这一传统手段, 测点多, 且相互无干扰.

法国ONERA的Mohamed等 1993年以来采用脉冲电子束技术测量了稀薄流场速度[7-8], 只是给出了平均值, 未给出流场速度分布; 美……