流场诊断技术与应用研究

必要性及需求分析:随着空间技术和高超声速飞行器技术的迅速发展，发动机燃烧流场诊断技术应运而生。发达国家已经将激光光谱流场诊断技术广泛应用于航空航天发动机的研究中，其诊断结果的真实性与可靠性是计算机数值模拟无法替代的，这对于提高航空航天发动机设计质量、缩短研制周期、减少型号研制风险起到至关重要的作用。目标及主要任务:激光吸收光谱技术作为一种非接触式光学测量方法，在不干扰流场前提下实现动态瞬时测量和空间立体测量，达到时间信息和空间信息的高度结合，从而实现发动机流场建模优化和发动机性能监测、燃烧过程参数匹配等终极目标。在研究过程中主要有以下几个方面的任务：（1）高温环境下气体分子高分辨率光谱特性研究；（2）基于分子光谱特征的多参数反演方法研究；（3）多光路吸收光谱温度、组分场分布测量与重构方法研究；（4）弹用尺度超燃冲压发动机台架实验流场诊断应用；（5）超声速风洞流场诊断应用。现有工作基础:在十二五科技重大专项以及预研基金的支持下，实验室现在已经拥有以下实验设备和研究成果：（1）基于电阻式加热（最高温度2000k）和感应加热（1500k~2800k）的高温炉，用于气体光谱参数的标定；（2）针对风洞模拟低温、低压来流状态监测需要，建立了工作温度范围100K~350K的低温、低压光谱研究平台；（3）基于甲烷/空气预混层流燃烧路的场分布重建研究平台，用于实际燃烧光谱干扰确认及二维温度、浓度场分布重建算法研究；（4）建立了空气来流小型超声速风洞，试验段额定马赫数为2.2，用于流速测量、质量流场捕获测量方法研究；（5）多次外场实验所得到的良好测量结果和工程应用研究经验。预期经济和社会效益:在“